一種密封環(huán)加工方法及采用該方法加工的密封環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于密封環(huán)加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在密封端面上設(shè)有淺槽的密封環(huán)的加工方法，特別涉及一種在密封端面上設(shè)有從密封端面外側(cè)向內(nèi)側(cè)逐漸變淺和變窄的淺槽的密封環(huán)的加工方法及采用該方法加工的密封環(huán)，該密封環(huán)適用于各種形式的接觸式機(jī)械密封和非接觸式機(jī)械密封。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)械密封的密封環(huán)平的密封端面開設(shè)淺槽可以增強(qiáng)密封端面的潤(rùn)滑，降低端面上的摩擦和磨損，減小摩擦熱，提高密封的穩(wěn)定性和壽命。目前在端面開設(shè)淺槽的機(jī)械密封已經(jīng)發(fā)展成為一種典型的非接觸式機(jī)械密封。這種非接觸式機(jī)械密封是在其中一個(gè)密封環(huán)的平端面開設(shè)一系列的深度為微米級(jí)的淺槽，如螺旋槽、圓弧槽、葉形槽、T形槽、Y形槽、L形槽、直槽以及各種異形槽等，在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于淺槽的動(dòng)壓效應(yīng)，將進(jìn)入該槽的密封流體的壓力升高，該壓力作用在相互貼合的動(dòng)、靜環(huán)密封端面上，將這兩個(gè)面推開而不接觸，并在之間形成連續(xù)、穩(wěn)定的密封流體的薄膜，實(shí)現(xiàn)非接觸密封。目前的淺槽多為平底等深形狀，動(dòng)壓效應(yīng)有限。通過在密封端面開設(shè)三維漸變淺槽來增強(qiáng)端面流體的動(dòng)壓效應(yīng)，進(jìn)而增大端面流體薄膜的承載能力和流體膜薄剛度，從而提升密封運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性并延長(zhǎng)使用壽命，是機(jī)械密封的主要研究方向之一。
[0003]由于三維漸變淺槽的深度為微米量級(jí)，淺槽的形狀復(fù)雜，結(jié)構(gòu)精細(xì)而精度要求高，粗糙度要求也比較嚴(yán)格，而且一般在碳化鎢、碳化硅、氮化硅等硬質(zhì)密封環(huán)的密封端面上開設(shè)，因此加工比較困難，常規(guī)的機(jī)械加工方法幾乎無能為力，三維漸變淺槽的高精度加工是機(jī)械密封核心技術(shù)之一。目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用激光在硬質(zhì)密封環(huán)上加工三維漸變淺槽，采用激光加工時(shí)存在表面粗糙度偏大問題，此外采用激光加工三維漸變淺槽時(shí)材料是被逐層掃描去除的，存在殘留高度，只能近似成形，成形精度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種從密封端面外側(cè)向內(nèi)側(cè)逐漸變淺和變窄的淺槽的密封環(huán)的加工方法以及采用該方法加工的密封環(huán)。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
本發(fā)明的第一個(gè)方面提供了一種密封環(huán)加工方法，該方法包括加工密封環(huán)的密封端面的步驟和加工密封端面上的淺槽的步驟，在加工淺槽的步驟中，杯形砂輪軸線與密封環(huán)軸線不平行，杯形砂輪端面內(nèi)周邊相對(duì)于密封端面的最低點(diǎn)在過密封端面外圓周的圓柱面的外側(cè)，除了杯形砂輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、杯形砂輪相對(duì)于密封環(huán)的切入運(yùn)動(dòng)和密封環(huán)的分度運(yùn)動(dòng)以外，杯形砂輪相對(duì)于密封環(huán)在三維空間按運(yùn)動(dòng)規(guī)律做成形運(yùn)動(dòng)，通過杯形砂輪的成形運(yùn)動(dòng)在密封端面上磨削出從密封端面外側(cè)向內(nèi)側(cè)逐漸變淺和變窄的淺槽。
[0006]所述的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是傾斜于密封端面的杯形砂輪做平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)， 或者是密封環(huán)相對(duì)于傾斜的杯形砂輪做以與密封環(huán)軸線平行的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)， 或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的螺旋運(yùn)動(dòng)，或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的螺旋運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的螺旋運(yùn)動(dòng)和一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是由一個(gè)以平行于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是由一個(gè)以傾斜于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以平行于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以傾斜于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的螺旋運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的螺旋運(yùn)動(dòng)和一個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的螺旋運(yùn)動(dòng)和一個(gè)與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以平行于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以平行于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的螺旋運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以平行于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以傾斜于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以傾斜于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的螺旋運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以傾斜于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由兩個(gè)與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由兩個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是由兩個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以平行于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是由兩個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)以傾斜于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由兩個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)與密封端面略微傾斜的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是傾斜于密封端面的杯形砂輪做由一個(gè)以密封環(huán)軸線的平行線為軸線的螺旋運(yùn)動(dòng)、一個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，
或者是由一個(gè)以平行于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)、一個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。
[0007]或者是由一個(gè)以傾斜于密封端面的直線為軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)、一個(gè)平行于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)垂直于密封端面的直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)繞密封環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)成的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。
[0008]所述的杯形砂輪的半徑的范圍為20~500毫米、杯形砂輪端面寬度為1~5毫米。
[0009]在磨削淺槽時(shí)，可分為粗磨、半精磨和精磨三個(gè)階段，或者分為半精磨和精磨兩個(gè)階段，或者不分階段，即采用一種粒度砂輪直接磨削完成。
[0010]加工密封端面的步驟可以放在加工淺槽的步驟之前，也可以放在加工淺槽的步驟之后，比較有利的是先采用杯形砂輪磨削密封端面，然后再加工淺槽。
[0011]在磨削密封端面時(shí)，可分為粗磨和精磨兩個(gè)階段，或者分為粗磨、半精磨和精磨三個(gè)階段，或者分為半精磨和精磨兩個(gè)階段。
[0012]在磨削所述的密封端面和所述的淺槽步驟中，比較有利的是密