航空发动机精密阀套内孔的专用珩磨料及珩磨加工方法

摘要

本发明公开一种航空发动机精密阀套内孔的专用珩磨料及珩磨加工方法，航空发动机精密阀套材质为9Cr18，硬度为HRC：58‑62；珩磨料用于对阀套内孔进行珩磨加工以得到满足技术要求的内孔表面，珩磨料包括第一珩磨料和第二珩磨料，第一珩磨料用于对阀套内孔进行粗珩磨加工以得到粗表面，第一珩磨料材质为人造金刚石；第二珩磨料用于对阀套内孔进行精珩磨加工以得到精表面，第二珩磨料材质为碳化硼。本发明提供的航空发动机精密阀套内孔的专用珩磨料及珩磨加工方法，加工后的精密阀套内孔珩磨表面无网纹，呈镜面效果，阀套内孔表面抗磨性能与孔表面粗糙度均达到技术要求，阀套与阀芯配合顺畅，进而提高航空发动机的使用寿命和使用性能。

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机精密阀套加工领域，尤其涉及一种航空发动机精密阀套内孔的专用珩磨料及珩磨加工方法。

背景技术

阀芯阀套组件是发动机中最关键的摩擦副之一,它直接影响发动机的使用寿命和性能，目前国内航空发动机精密阀套内孔在经过热处理之后通常还需要采用研磨工艺进行精密加工，以达到所需的表面质量和精度要求，所需精度要求是加工后航空发动机精密阀套内孔的圆柱度要小于等于0.001mm，且内孔表面达镜面(无网纹)效果，而镜面(无网纹)效果为珩磨加工的技术壁垒，目前研磨手工加工质量不稳定，效率低下，手动研磨和研磨膏研磨均无法达到所需精度要求，致使我国航空发动机精密阀套的产品质量与国外同类零件相比存在较大差距。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种航空发动机精密阀套内孔的专用珩磨料及珩磨加工方法，所述技术方案如下：

一方面，本发明提供一种航空发动机精密阀套内孔的珩磨料，所述航空发动机精密阀套的材质为9Cr18，硬度为HRC：58-62；

所述珩磨料用于对阀套内孔进行珩磨加工以得到满足技术要求的内孔表面；所述珩磨料包括第一珩磨料和第二珩磨料，所述第一珩磨料用于对航空发动机精密阀套内孔进行粗珩磨加工以得到粗表面，所述第一珩磨料的材质为人造金刚石，粒度为250/330，浓度为180-200，硬度为80-100，结合剂为M；

所述第二珩磨料用于对航空发动机精密阀套内孔进行精珩磨加工以得到精表面，所述第二珩磨料的材质为碳化硼，粒度为W5，浓度为100-120，硬度为 20-40，结合剂为M。

进一步地，对航空发动机精密阀套内孔进行粗珩磨加工后得到的粗表面满足如下技术要求：粗表面粗糙度Ra≤0.4μm，内孔圆柱度≤0.003mm；

对经过粗珩磨加工后的航空发动机精密阀套内孔进行精珩磨加工后得到的精表面满足如下技术要求：精表面粗糙度Ra≤0.1μm，内孔圆柱度≤0.001mm，且内孔表面呈现镜面，其中，Ra为轮廓算数平均偏差。

进一步地，所述第一珩磨料和第二珩磨料均为长方体结构。

另一方面，本发明还提供一种航空发动机精密阀套内孔的珩磨加工方法，其采用所述的航空发动机精密阀套内孔的珩磨料，其包括以下步骤：

S1、将工装安装在珩磨机上；

S2、将找正校准后的航空发动机精密阀套压装并稳定在工装上；

S3、操作珩磨机对航空发动机精密阀套依次进行粗珩磨加工步骤和精珩磨加工步骤，得到满足技术要求的阀套内孔表面，其中，使用第一珩磨料对航空发动机精密阀套内孔进行粗珩磨加工，所述第一珩磨料的材质为人造金刚石，粒度为250/330，浓度为180-200，硬度为80-100，结合剂为M；使用第二珩磨料对经过粗珩磨加工后的航空发动机精密阀套内孔进行精珩磨加工，所述第二珩磨料的材质为碳化硼，粒度为W5，浓度为100-120，硬度为20-40，结合剂为 M；

所述粗珩磨加工步骤具体如下：取第一珩磨料并将第一珩磨料安装在珩磨机主轴上，再对航空发动机精密阀套内孔进行粗珩磨加工，得到粗表面，粗珩磨加工参数如下：珩磨机主轴转速范围设置为240-260r/min，往复速度范围设置为100-120mm/s，粗珩磨去除余量≥10um；

所述精珩磨加工步骤具体如下：取第二珩磨料并将第二珩磨料安装在珩磨机主轴上，再对经过粗珩磨加工后的航空发动机精密阀套内孔进行精珩磨加工，得到精表面，精珩磨加工参数如下：主轴转速范围设置为290-310r/min，往复速度范围设置为140-160mm/s，精珩磨去除余量为4-6um。

进一步地，步骤S3中，对航空发动机精密阀套内孔进行粗珩磨加工后得到的粗表面满足如下技术要求：粗表面粗糙度Ra≤0.4μm，内孔圆柱度≤0.003mm；

对经过粗珩磨加工后的航空发动机精密阀套内孔进行精珩磨加工后得到的精表面满足如下技术要求：精表面粗糙度Ra≤0.1μm，内孔圆柱度≤0.001mm，且内孔表面呈现镜面，其中，Ra为轮廓算数平均偏差。

进一步地，步骤S3中，操作珩磨机对航空发动机精密阀套内孔进行珩磨加工时采取珩磨冷却液进行冷却。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

a.本发明提供的航空发动机精密阀套内孔的专用珩磨料及珩磨加工方法，通过采用特定的碳化硼材料，使得加工后的航空发动机精密阀套内孔珩磨表面无网纹，呈现镜面效果，阀套内孔表面的抗磨性能与内孔表面粗糙度均达到技术要求，阀套内孔表面润滑状况良好，能满足阀芯阀套的配合精度要求，阀套与阀芯配合顺畅，利于提高航空发动机的使用寿命和使用性能；

b.本发明提供的航空发动机精密阀套珩磨加工方法取代手工研磨，稳定地加工出圆柱度0.001mm以内、粗糙度Ra0.1um以内且达镜面(无网纹)效果的表面，产生热量少，工件表面无热损伤和变质层，航空发动机精密阀套加工表面完整性更好，去除较大加工余量，提高零件尺寸、几何精度和表面粗糙度，提高航空发动机精密阀套内孔的表面质量、精密阀套的工作性能，延长使用寿命，提高加工效率、产能、降低加工成本。

具体实施方式

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本发明的一个实施例中，提供了一种航空发动机精密阀套内孔的珩磨料，所述航空发动机精密阀套的材质为9Cr18(不锈钢)，硬度为HRC：58-62。所述航空发动机精密阀套内孔孔径为10-15mm，长度为90-110mm。

所述珩磨料用于对阀套内孔进行珩磨加工以得到满足技术要求的内孔表面，对阀套内孔依次进行粗珩磨加工和精珩磨加工后，得到满足技术要求的内孔表面。

所述珩磨料包括第一珩磨料和第二珩磨料，所述第一珩磨料用于对航空发动机精密阀套内孔进行粗珩磨加工，所述第一珩磨料的材质为人造金刚石，粒度为250/330，浓度为180-200，硬度为80-100，结合剂为M。

所述第二珩磨料用于对航空发动机精密阀套内孔进行精珩磨加工，所述第二珩磨料的材质为碳化硼，粒度为W5，浓度为100-120，硬度为20-40，结合剂为M。

优选地，所述第一珩磨料和第二珩磨料均为长方体结构。

本发明还提供一种航空发动机精密阀套内孔网纹的珩磨加工方法，其采用所述的航空发动机精密阀套内孔的珩磨料，其包括以下步骤：

S1、将工装安装在珩磨机上；

S2、将找正校准后的航空发动机精密阀套压装并稳定在工装上；

S3、操作珩磨机对航空发动机精密阀套依次进行粗珩磨加工步骤和精珩磨加工步骤，以均匀地加工出深槽和小平台，并产生满足技术要求的表面，其中，先使用第一珩磨料对航空发动机精密阀套内孔进行粗珩磨加工，所述第一珩磨料的材质为人造金刚石，粒度为250/330，浓度为180-200，硬度为80-100，结合剂为M；

再使用第二珩磨料对经过粗珩磨加工后的航空发动机精密阀套内孔进行精珩磨加工，所述第二珩磨料的材质为碳化硼，粒度为W5，浓度为100-120，硬度为20-40，结合剂为M，使用碳化硼珩磨料使得加工后的航空发动机精密阀套内孔珩磨表面无网纹，呈现镜面效果。

所述粗珩磨加工步骤具体如下：取第一珩磨料并将第一珩磨料安装在珩磨机主轴上，对航空发动机精密阀套内孔进行粗珩磨加工，得到粗表面，粗珩磨加工参数如下：珩磨机主轴转速范围设置为240-260r/min，往复速度范围设置为100-120mm/s，粗珩磨去除余量≥10um；

所述精珩磨加工步骤具体如下：取第二珩磨料并将第二珩磨料安装在珩磨机主轴上，对经过粗珩磨加工后的航空发动机精密阀套内孔进行精珩磨加工，得到精表面，精珩磨加工参数如下：主轴转速范围设置为290-310r/min，往复速度范围设置为140-160mm/s，精珩磨去除余量为4-6um。

步骤S3中，对航空发动机精密阀套内孔进行粗珩磨加工后得到的粗表面满足如下技术要求：粗表面粗糙度R

对经过粗珩磨加工后的航空发动机精密阀套内孔进行精珩磨加工后得到的精表面满足如下技术要求：精表面粗糙度Ra≤0.1μm，且内孔表面达镜面(无网纹)效果，同时内孔圆柱度≤0.001mm，其中，Ra为轮廓算数平均偏差。

步骤S3中，操作珩磨机对航空发动机精密阀套内孔进行珩磨加工时采取珩磨冷却液进行冷却。

本发明中使用的珩磨机为苏州信能精密机械有限公司生产的MB4250立式珩磨机。

本发明提供的航空发动机精密阀套内孔的专用珩磨料及珩磨加工方法，加工后的航空发动机精密阀套内孔达到如下加工技术要求：表面粗糙度Ra≤0.1 μm、且内孔表面达镜面(无网纹)效果，同时内孔圆柱度≤0.001mm(孔径≈ 14mm，长度≈100mm)；其中Ra：轮廓算数平均偏差，Ra为评价粗糙度的常用参数，圆柱度≤0.001mm(孔径≈14mm，长度≈100mm)属超高精度加工，镜面 (无网纹)效果为珩磨加工的技术壁垒。满足上述技术要求的珩磨表面可以有效提高航空发动机精密阀套内孔的表面质量以及加工效率，既延长精密阀套的使用寿命，又提高产能、降低加工成本。

本发明提供的航空发动机精密阀套内孔的专用珩磨料及珩磨加工方法，采用专用金刚石对内孔进行粗珩磨后再采用特定的碳化硼珩磨料进行细珩磨，使得加工后的航空发动机精密阀套内孔珩磨表面无网纹，呈现镜面效果，阀套内孔表面的抗磨性能与内孔表面粗糙度均达到技术要求，阀套内孔表面润滑状况良好，能满足阀芯阀套的配合精度要求，阀套与阀芯配合顺畅，利于提高航空发动机的使用寿命和使用性能。本发明提供的航空发动机精密阀套珩磨加工方法取代手工研磨，稳定地加工出圆柱度0.001mm以内、粗糙度Ra0.1um以内且达镜面(无网纹)效果的表面，产生热量少，工件表面无热损伤和变质层，航空发动机精密阀套加工表面完整性更好，去除较大加工余量，提高零件尺寸、几何精度和表面粗糙度，有效提高航空发动机精密阀套内孔的表面质量以及加工效率，既延长精密阀套的使用寿命，又提高产能、降低加工成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。