数控车加工用密封圈圆环成形车刀的制作

摘 要：针对在实际生产中对于特殊规格尺寸的O型密封圈的生产需要，结合加工成本和效率的问题，改变以往采用模具加工O型密封圈的方法，采用通过设计改进自制而成的成形刀具来加工此种特种零件，本文主要阐述了自制此成形刀具的可行性及制作方法。

关键词：O型密封圈圆环（以下简称O型圈）； 成形车刀； 车削

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2014）10-136-002

随着现代制造业的快速发展，零件的生产周期、制造成本已经提高到与加工精度相当的地位。原来一些特殊规格的密封圈类零件在普车上加工，在数控机床上如果可以使用成形刀具，则可以使加工速度提高，同时提高加工质量。结合本人在企业中接触到加工一些特殊规格的密封圈的问题，现就数控车加工用圈成形车刀的制作做简单论述。

O型圈被用作为一种主要密封元件，作为滑履密封和刮尘圈的赋能件，它覆盖了很大的使用场合。几乎没有任何工业不使用O型圈。O型圈在静密封场合中，显示了突出的作用。标准规格类的O型圈是在模具里硫化成型的，但对于PTFE密封圈，即聚四氟乙烯（PTFE）是具有环形横截面的封闭的圆环，与合成橡胶O型圈相同；PTFEO型圈不是采用模具加工，而是采用机械加工制造的。因此，这种密封圈可以加工成各种尺寸规格。

一、采用圈成形车刀车削PTFEO型密封圈圆环的设想

O型圈是机械密封部件上的重要、关键的零件，在机械密封部件上起至关重要的密封作用。由于机械密封部件是非标产品，规格多数量少，O型圈大小不一，尺寸规格不一样，但是O型圈在机械密封部件里，少则4到6件，多则8到10件也不算多，如果O型圈采用模具生产一是成本太大，而且用模具周转时间长，既不经济，又不能满足短时间的生产需要。所以采用O型圈成形车刀来加工，就可以满足O型圈的零件生产中规格多批量少的要求了。另外将车刀刀头O型部分，改变用拆装式的方法，来改变大小不一的刀头，那么就更经济实惠，便于生产了。

二、用圈成形车刀加工O型密封圈圆环的工艺过程说明

圈成形车刀，是用来加工机械密封部件上的O型圈零件的。此零件材料是聚四氟乙烯，聚四氟乙烯垫片国外又叫PTFE垫片或TeflO型n（铁氟龙）垫片，由聚四氟乙烯棒、管、板经机械车削或裁切而成的平垫片、V形垫片、活塞环、球阀垫圈等，具有耐腐蚀、抗老化和不导电等良好特性，同时是一种洁净的密封产品，不会对其所接触的任何物质形成污染，可以广泛地用于食品、医药等行业中。

加工此PTFE圈时，将毛坯PTFE圆料夹在三爪卡盘上，然后车至图二尺寸。车削长度根据需要件数定L长度，车完以后将成型刀装在刀架上来加工O型圈。密封圈圆环成形车刀，车φ60+0.03时，只需将成形刀摇入36°与48°之间，启动车床，先车内半个圆，后车外半个圆，这样工件自然就会落在落料槽内。车削时的切削速度可以选20m-25m/分，进给量0.03-0.05mm/转，手动进给时先快后慢，需要接着加工时，只需将成型刀向左摇入工件壁厚内，就可以继续加工。

三、O型密封圈圆环成形车刀制作步骤

本项目制作成的O型成形刀用碳素工具钢制作，其耐磨性高，虽不受强烈冲击和振动，但韧性极好，而且具有刀口锋利、硬度高等优点。具体制作步骤如下：

1.备料

在刨床或铣床上，先将毛坯材料加工成10*10*125长条形的两件，10*10处留0.5-0.6mm的磨量。

2.粗磨

在平面磨床上粗磨10*10的4个平面至10.20mm-10.25mm。

3.钳工

把两件合组在一起加工，通过钻孔、扩孔、铰孔完成定位销φ5以及螺钉沉孔及M6的内螺纹等。完成此步以后，再把两件分开铣削加工。

4.铣削

先后铣削车落料槽18长以及两侧5°的斜面（应注意=10，道口宽度为6.5mm）。

5.车削

车φ6成形孔。车加工时，先将两件一组用定位销及螺钉连接在一起（此时中间不需要放垫圈）。把此两件装夹在法兰盘上加工，首先校正两刀杆中心位置，及φ6孔的中心位置，定端靠住定位块，然后用压板压紧两刀杆，开动车床进行加工。分别是先钻中心孔，后钻φ5通孔，接着粗精镗φ6成形孔，留0.03—0.05mm的研磨余量，最后用R2.5圆弧刀在前刀面上切一条圆弧槽（目的是为了保证有一定的前角）。R2.5圆弧槽车完，松开工件，将工件调转180°，后用顶尖顶住孔壁，工件就自动定心，接着压紧两压板，开车粗精镗O型成形孔的后刀面成30°，并且在后刀面与刀刃处留0.15棱边，作为待淬火后的研磨量。

6.热处理

进行淬火，即把刀头部分淬火硬度至HRC56—62。

7.平磨

进行精磨，除了刀刃前面与刀刃处两个平面不磨，把其余的两个平面磨至尺寸。

8.研磨

即研磨φ6的成形孔，用研磨棒进行加工，研磨棒材料用HT灰铸铁加工而成，研磨时将刀杆φ6孔套在研磨棒上，在研磨棒上加注研磨剂，收扎住刀杆，然后开车让研磨棒旋转时将刀杆的孔研大，同时研光。为了安全，刀杆可以用平行夹头夹住，研磨时手抓住平行夹头即可，研磨过程中要测量孔的大小，直到符合要求为止。接着将刀杆调转180°，研磨刀的后刀面30°，研磨方法与研磨孔相似，只是研磨棒不一样。在研磨时要经常观察后刀面与刀刃口交接处是否到位。最后研磨前刀面R2.5的圆弧槽，方法相似。即只要用铸铁棒车一个R2.5mm的凸圆弧就可以了，刀杆在R2.5上研磨完毕，使刀刃锋利，在要使用时将螺钉松开，拉开刀杆，将两垫圈垫在两刀杆之间，定位销仍然定位好，两刀杆连接紧固就可，使用时将刀装在刀杆上，就可以来方便地加工O型圈了。

总之，用成形刀具加工成形面，加工的精度主要取决于刀具的精度，并易于保证同一批工件表面形状、尺寸的一致性和互换性。本文中所述的O型圈成形车刀的制作是经过生产实践验证，既有一定的可行性，又在新工艺新方法方面取得了有益的进步，刀具有效利用率高，成本低。经数控加工现场使用，效果较好，圆满解决了上述特例要求的密封零件的加工要求，能很方便地在数控机床上加工一定批量的密封零件，同时为同类刀具的制作提供了借鉴。

参考文献

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[2]曾志新，吕明主编.机械制造技术基础，武汉理工大学出版社，2001

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