镗床加工的金属工件在完成切削加工后,通常需要根据工件的材质、精度要求、使用场景及后续工艺需求,进行一系列后处理操作,以保证工件的尺寸精度、表面质量、物理性能和使用寿命。以下是常见的处理步骤及内容:
一、基础清理与检测
1.去除加工残留物
去毛刺:使用砂纸、锉刀、刮刀或专用去毛刺工具(如毛刺铣刀、电解去毛刺设备),去除工件边缘、孔口、沟槽等处的毛刺和飞边,避免影响装配精度或划伤操作人员。
清洗油污与切屑:
采用碱性清洗剂、有机溶剂(如煤油、酒精)或超声波清洗机,清除工件表面的切削液、润滑油、金属碎屑等污染物。
对于精密工件(如液压阀体、航空零件),需使用高压喷淋或真空清洗,确保盲孔、深槽等隐蔽部位无残留。
2.尺寸与形位公差检测
使用游标卡尺、千分尺、百分表、三坐标测量机(CMM)等量具,检测工件的孔径、轴径、深度、垂直度、平行度、圆度等关键尺寸和形位公差,确认是否符合图纸要求。
对超差工件进行标记,视情况返工(如补镗、研磨)或报废处理。
二、表面处理工艺
1.防锈处理
金属镀层:
镀锌(如冷镀锌、热浸镀锌):提高钢铁工件的耐腐蚀性,适用于户外或潮湿环境(如机床导轨、螺栓)。
镀镍/铬:增强表面硬度和耐磨性(如轴类零件),同时提升美观度(如装饰性镀铬)。
涂装防护:
喷涂防锈漆、环氧树脂漆或粉末涂料,形成隔离层防止氧化(如机床机身、支架)。
对于铝合金工件,可进行阳极氧化处理,生成致密氧化膜(厚度5-20μm),提高耐蚀性和绝缘性。
油脂防锈:涂抹防锈油或凡士林,适用于短期存放或需要润滑的运动部件(如丝杠、导轨)。
2.表面光整加工
研磨与抛光:
使用研磨膏、砂纸或研磨工具(如研磨棒、研磨环),对工件内孔、平面等部位进行研磨,降低表面粗糙度(Ra值可从1.6μm降至0.2μm以下),提高配合精度。
抛光用于装饰性表面或精密零件(如光学元件安装座),采用布轮、砂带或电解抛光工艺,消除加工痕迹,提升表面光泽度。
滚压加工:利用滚压工具对工件表面施加压力,使其产生塑性变形,闭合表面微孔,提高表面硬度和疲劳强度(如齿轮齿面、液压缸内壁)。
三、热处理强化
根据金属材质和性能需求,部分工件需进行热处理以改善内部组织,提升力学性能:
1.退火与正火
退火:用于消除加工应力、降低硬度、改善切削性能(如高碳钢工件),加热至临界温度以上,缓慢冷却。
正火:细化晶粒、均匀组织,提高强度和韧性(如中碳钢齿轮毛坯),加热后空冷。
2.淬火与回火
淬火:将工件加热至奥氏体化温度,快速冷却(如水冷、油冷),使材料硬度大幅提升(如工具钢刀具、轴承套圈),但伴随较大内应力。
回火:淬火后需及时回火,消除内应力,调整硬度与韧性的平衡(如低温回火用于保持高硬度,高温回火用于获得综合力学性能)。
3.表面热处理
感应淬火:对工件表面局部加热淬火,提高表面硬度和耐磨性,保留心部韧性(如机床主轴、齿轮齿面)。
渗碳/渗氮:
渗碳:适用于低碳钢,使表面含碳量增加,淬火后获得高硬度表层(如活塞销、凸轮轴)。
渗氮(氮化):在工件表面渗入氮元素,形成极硬的氮化层(如精密丝杠、模具),耐蚀性和耐磨性显著提升。
四、特殊功能处理
1.精密加工与配磨
对于高精度配合件(如滑动轴承、精密夹具),需进行配镗、配磨或研磨,确保配合间隙(如0.005-0.01mm)和接触精度(如接触面≥80%)。
示例:液压缸缸筒镗削后,需研磨内孔以保证与活塞的密封性。
2.消应力处理
对于大型工件(如机床床身、机架)或高精度零件(如导轨、主轴),加工后可能存在较大内应力,需进行:
自然时效:露天存放数月至半年,利用环境温度变化消除应力(周期长,适用于稳定尺寸)。
人工时效(去应力退火):加热至500-650℃保温后缓冷,快速消除加工应力,减少工件变形。
3.功能性涂层
根据使用需求,在工件表面涂覆特殊材料:
耐磨涂层:如喷涂碳化钨(WC)、陶瓷涂层,用于磨损严重部位(如钻头、注塑模具)。
减摩涂层:涂覆二硫化钼(MoS₂)、聚四氟乙烯(PTFE),降低摩擦系数(如滑动导轨、轴套)。
绝缘涂层:喷涂环氧粉末或硅橡胶,用于电气元件安装部位(如电机端盖)。
五、装配与调试
1.零件预装与调整
将加工后的工件与其他零件(如螺栓、轴承、密封件)进行预装,检查装配兼容性,调整配合间隙(如通过垫片、磨配零件端面)。
示例:变速箱壳体镗孔后,需预装齿轮轴,检测齿轮啮合间隙和转动灵活性。
2.整机调试与测试
对于组合件或整机(如机床部件、机械设备),完成装配后进行功能测试:
精度测试:检测加工精度(如镗床主轴的径向跳动、工作台的直线度)。
负载测试:模拟实际工况加载,检查工件在受力状态下的稳定性和可靠性。
泄漏测试:对液压、气动系统工件进行压力试验,检测密封性能(如液压缸耐压测试)。
六、标识与防护包装
1.永久性标识
在工件指定位置刻印编号、材质、加工日期等信息(如激光打标、钢印),便于追溯和管理。
2.防护包装
根据运输和存储要求,对工件进行包装:
小型零件:装入塑料盒或气泡袋,防止磕碰。
大型工件:覆盖防锈纸、塑料薄膜,用木箱或钢架固定,避免运输中晃动(如机床床身)。
对于精密或易锈零件,可在包装内放置干燥剂,并采用真空包装隔绝空气。
总结:处理流程的选择逻辑
材质决定工艺:
钢件:常需淬火、回火、表面镀层;
铝件:优先阳极氧化、化学镀镍;
铸铁件:倾向于时效处理、涂漆防锈。
精度与用途导向:
普通零件:清理、检测、防锈即可;
精密零件(如航空航天部件):需研磨、探伤、多次时效处理;
耐磨件(如齿轮、导轨):需表面淬火、镀层或涂层。
后续工艺衔接:
需焊接的工件:先加工后焊接,再进行去应力处理;
需电镀的工件:加工后预留镀层厚度(如镗孔时直径比图纸小0.05mm,预留镀锌层厚度)。
通过以上系统化处理,可使镗床加工的金属工件满足设计要求,提升综合性能,延长使用寿命。实际应用中需根据工件特性灵活调整工艺顺序和参数。