核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102350658A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102350658A(43)申请公布日2012.02.15(21)申请号201110299918.7(22)申请日2011.09.28(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市凌工路2号(72)发明人霍凤伟郭东明康仁科(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人侯明远(51)Int.Cl.B24B5/14(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密加工方法(57)摘要一种核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密加工方法，属于精密加工技术领域。其特征是将密封环夹持在回转工作台中心，杯形砂轮半径为75～250毫米，杯形砂轮端面与杯形砂轮回转轴线的交点到回转工作台回转轴线的距离为100～350毫米，根据磨削生成表面的锥度误差小于给定锥度公差的原则选择杯形砂轮回转轴线相对于回转工作台回转轴线的倾角以及杯形砂轮回转轴线与过杯形砂轮端面与杯形砂轮回转轴线的交点且垂直相交于回转工作台回转轴线的直线的夹角。磨削时回转工作台和杯形砂轮做回转运动，杯形砂轮沿回转工作台回转轴线进给，利用杯形砂轮端面进行切入磨削。本发明的效果和益处是机床结构简单，能实现核主泵用流体静压密封环圆锥面高精度、低表面粗糙度磨削。CN1023568ACCNN110235065802350661A权利要求书1/1页1.一种核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密加工方法，采用回转工作台带动密封环回转和采用杯形砂轮的端面做切入磨削，其中该杯形砂轮绕杯形砂轮的回转轴线回转，回转工作台将密封环夹持在回转工作台的中心并能带动密封环绕回转工作台的回转轴线回转，杯形砂轮的端面与回转工作台相对，杯形砂轮沿回转工作台的回转轴线移动，其特征是：(1)杯形砂轮的回转轴线相对于回转工作台的回转轴线的倾角为0～0.0008弧度，杯形砂轮回转轴线与过杯形砂轮端面与杯形砂轮回转轴线的交点且垂直相交于回转工作台回转轴线的直线的夹角为1.57～1.5708弧度；(2)给定杯形砂轮半径以及杯形砂轮端面与杯形砂轮回转轴线的交点到回转工作台回转轴线的距离后，根据磨削生成表面的锥度误差小于给定锥度公差的原则确定杯形砂轮回转轴线相对于回转工作台回转轴线的倾角以及杯形砂轮回转轴线与过杯形砂轮端面与杯形砂轮回转轴线的交点且垂直相交于回转工作台回转轴线的直线的夹角；(3)磨削核主泵用流体静压密封环圆锥面时，杯形砂轮绕杯形砂轮的回转轴线回转，回转工作台绕回转工作台的回转轴线回转，杯形砂轮沿回转工作台的回转轴线进给，通过杯形砂轮的端面切入密封环被加工表面，做有进给运动磨削或做无进给运动的无火花磨削。2CCNN110235065802350661A说明书1/3页核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密加工方法技术领域[0001]本发明属于核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密加工技术领域，涉及机械密封环的加工，特别涉及核主泵用流体静压密封环圆锥面超精密磨削方法。背景技术[0002]轴封式核主泵多采用能承受高压和重载、长寿命的流体静压机械密封来防止具有放射性的冷却剂泄漏。其密封原理是在动环或静环端面加工出面倾角极小(0.00017～0.0007弧度)的圆锥面，以便在由动环和静环组成的密封界面间产生楔形收敛间隙，由流体静压效应而产生的流体静压力使开启力与闭合力相互平衡，在密封界面之间形成稳定的、具有一定流体静压刚度、厚度为10～20μm的流体薄膜，将两密封环的端面隔开而不发生直接接触。核主泵用流体静压密封环的外径可达300毫米，由硬脆材料如氧化铝、碳化硅、氮化硅等制成，面形精度要求在1～2个氦光带(1个氦光带长0.29微米)以内，表面粗糙度Ra小于5纳米，其超精密加工极其困难。[0003]在普通外圆磨床或万能外圆磨床上通过砂轮端面磨削加工核主泵用流体静压密封环圆锥面时，砂轮与密封环为面接触，磨削力大，砂轮端面不均匀磨损严重，无法加工出高精度密封环圆锥面。采用卧轴圆台平面磨床加工密封环圆锥面时，砂轮的工作部分为外圆周面，砂轮轴向宽度一般小于密封环宽度，除了需要圆台的回转运动和砂轮的回转运动以外，还需要沿圆台径向和轴向的进给运动，由于圆台转速较低，砂轮需要相当多的转数才能完全遍历密封环被加工表面一次，砂轮工作表面的非均匀磨损和沿径向的均匀磨损都会影响磨削生成表面的面形精度，因此卧轴圆台平面磨床不适合加工核主泵用流体静压密封环圆锥面。采用多轴联动数控磨削加工密封环圆锥面时砂轮与密封环为点接触，砂轮切削点的运动路径间存在一定的残留高度，砂轮磨损快，砂轮形状保持性差，现有技术尚不能很好解决砂轮精密修形和砂轮磨损补偿难题，加工精度不易保证。平的密封环面通常采用研磨和抛光来加工，但是研