[發明專利]一種四軸聯動機械密封環復雜形面磨削方法

有效

• 申請號: 201210254280.X
• 申請日: 2012-07-20
• 公開（公告）號: CN102785149A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 霍鳳偉;郭東明;康仁科;馮光;金洙吉
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B24B19/11
• 分類號: B24B19/11
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于復雜形面磨削技術領域，涉及機械密封環的磨削，特別涉及一種由平的圓環形壩面和徑向輪廓為略微傾斜直線且其傾角沿周向周期性變化的斜波紋面構成的流體動靜壓結合型機械密封環復雜形面的超精密磨削方法。

背景技術

機械密封廣泛應用于泵、壓縮機、反應釜、攪拌器、離心機和過濾機等傳輸液體或氣體的旋轉設備中。現代工業生產的發展對工作在高速、高壓和高溫等條件下的機械密封的性能和壽命要求越來越高。在早期的機械密封中，互相貼合的兩個密封端面被設計和制造得盡可能平整，目的是使兩個密封端面間的有效間隙盡可能小以便減小泄露。然而，在這兩個平面間形成的流體薄膜容易破裂致使這兩個密封端面多工作于接觸狀態，因而導致較大的摩擦、過早磨損甚至破損。為了減小磨損和避免破損，人們通過在密封環平端面開設深槽、淺槽、徑向錐度、徑向臺肩、周向波度等結構來維持穩定的流體薄膜以避免兩個密封端面直接接觸，從而產生了一系列新型機械密封。其中最有代表性的是美國Lebeck?A.?O.等人于1980年代提出的一種流體動靜壓結合型機械密封，在這種流體動靜壓結合型機械密封中，動環也可以是靜環的端面由平的圓環形壩面和徑向輪廓為略微傾斜直線且其傾角沿周向周期性變化的斜波紋面構成。與另一平的密封環配對使用時，在密封界面沿周向形成波紋狀間隙、沿徑向形成收斂間隙，其優點是由徑向收斂間隙產生的流體靜壓效應保證停機和運轉狀態時兩密封界面之間始終存在液膜，由周向波紋狀間隙產生的流體動壓效應保證足夠的開啟力使兩密封端面分離，而密封壩面增強泄漏控制能力。試驗結果表明這種密封形式比端面開槽的動壓密封和沿徑向開設收斂間隙的靜壓密封有更大的優越性。目前這種流體動靜壓結合型機械密封已經成功應用在汽輪機、油氣管道泵、核主泵和石化設施的高溫泵中。這種密封形式的密封環通常由高硬材料如碳化硅、氮化硅、碳化鎢制成，密封環壩面和斜波紋面的面形精度要求在1~2個氦光帶以內（1個氦光帶長0.29微米），表面粗糙度Ra在5納米以內。由于斜傾波紋面是一種空間自由曲面，無法采用傳統磨削方法加工，而采用多軸聯動數控點接觸磨削時，砂輪磨損快，形狀保持性差，很難獲得令人滿意的面形精度；氣囊拋光、磁流變拋光、離子束拋光等計算機控制光學表面修形技術可實現光學曲面的高精度加工，但是加工效率低，加工環狀零件時不同程度存在著邊緣效應問題，密封壩面與斜波紋面交接處是一階微分不連續的，精確修形極其困難；采用激光加工時存在表面粗糙度偏大問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種四軸聯動機械密封環復雜形面磨削方法，能夠實現由平的圓環形壩面和徑向輪廓為略微傾斜直線且其傾角沿周向周期性變化的斜波紋面構成的流體動靜壓結合型機械密封環復雜形面高面形精度、低表面粗糙度加工。

本發明采用如下技術方案來實現：

采用一個工件軸、一個杯形砂輪、一個砂輪軸、一個擺動工作臺、一個X向直線移動平臺和一個Z向直線移動平臺，通過杯形砂輪端面做切入磨削。