CN102862108A - 一种金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法 - Google Patents
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Abstract
一种金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法，被加工件为在高、低压涡轮转子之间用作封严见件的低压一导内环件，被加工部位是被加工件前端沿圆周布置的多个定位槽处的钴铬钨耐磨涂层处；其特征在于：选用四坐标卧式加工中心，使用金刚石砂轮作为加工刀具，金刚石砂轮的宽度即为所要求的定位槽加工后宽度；被加工部位即定位槽处的尺寸精度要求为0.05mm，定位槽的位置精度为0.08mm；切削涂层参数确定为：转速S＝1500r/min，进给速度F=0.02～0.05mm/r；每次切削量控制在0.05～0.1mm以内。本发明技术效果说明：可靠性高，安全性好，经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及钴铬钨涂层及其他硬度高的涂层机械加工技术领域，特别提供了一种金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法。
背景技术
某发动机高、低压涡轮转子之间重要的封严件安装边周向均匀分布15个与叶片配合的具有耐磨涂层的槽，涂层为等离子超音速喷涂的钴铬钨(Co-Cr-W)涂层，该涂层现有技术中已有明确说明，在此不做详细说明；该种涂层的要求是：1)涂层硬度高:HR15N≥81；2)涂层极薄:厚度≯0.2mm，结合强度有限,尤其在涂层的边缘,不能承受过大的切削应力,加工不当易造成涂层剥离或单个颗粒脱出；3)具有较高的结合力:不得掉块、脱落；4)具有较好的耐磨性；5)具有较高的抗腐蚀性、抗氧化性；6）涂层导热性差，刃口温度高,加工刀具容易磨损。
由于涂层特点，机械加工时要特别注意选择合适的加工方法、适宜的刀具材料和刀具的几何参数,确定正确的加工工序和工艺。加工涂层的方法极为关键,是发动机中的核心技术。
因为被加工件为在高、低压涡轮转子之间用作封严见件的低压一导内环件，被加工部位是被加工件前端沿圆周布置的多个定位槽处的钴铬钨耐磨涂层处。且槽尺寸的加工精度要求0.05，位置度要求0.08；具体请参见图1（低压一导内环主视图）和图2（低压一导内环叶片涂层槽圆周分布及加工尺寸图）。
传统工艺方法因其工装制造精度以及普通铣床加工精度很难保证零件技术条件,成为该件研制多年来的难题。由于涂层较硬、精度高,没有适合的刀具能够加工,零件只能在普通铣床上用片砂轮磨加工,为了保证槽的位置度0.08，采取利用加工中心加工完成的高精度底槽精度与夹具分度精度共同保证的工艺方法,存在很多弊端。片砂轮较薄,加工时抖动,零件易加工成喇叭口、槽边缘涂层易剥离,槽尺寸精度0.05容易超差,造成零件返工:除去涂层后补喷再重新加工槽；这样零件两次找正,槽的位置度0.08很难保证。片砂轮较脆、易碎，威胁加工者人身安全；砂轮磨损时脱落的晶粒破坏机床精度;零件需要两次喷涂周转，生产周期长；两次喷涂过程中增加工人保护一侧槽的工作量，而且浪费粉末。
人们期望获得一种技术效果优良的金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种技术效果优良的金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法。以便同时改变传统的涂层加工工艺，利用先进数控设备、刀具，找到一种能够提高涂层加工质量及效率、消除操作人员安全隐患的最有效的加工方法，发动机研制至今工程技术人员一直研究的生产难题。
本发明提供了一种金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法，被加工件为在高、低压涡轮转子之间用作封严见件的低压一导内环件，被加工部位是被加工件前端沿圆周布置的多个定位槽处的钴铬钨耐磨涂层处，该种涂层的要求是：1)涂层硬度高:HR15N≥81；2)涂层极薄:厚度≯0.2mm；3)具有较高的结合力:不得掉块、脱落；4)具有较好的耐磨性；5)具有较高的抗腐蚀性、抗氧化性；其特征在于：选用四坐标卧式加工中心，使用金刚石砂轮作为加工刀具，金刚石砂轮的宽度即为所要求的定位槽加工后宽度；被加工部位即定位槽处的尺寸精度要求为0.05mm，定位槽的位置精度为0.08mm；
切削涂层参数确定为：转速S＝1500r/min，进给速度F=0.02～0.05mm/r；砂轮速度对生产效率和粗糙度有影响；在涂层的拐角和棱边处，要防止边缘处涂层剥离,每次切削量要尽量小控制在0.05～0.1mm以内。
在磨削加工时，要求注意防止磨削压力过大所造成的涂层表面颗粒的转移。甚至可能造成涂层裂纹,由于涂层导热性差,磨削时应有足够的冷却介质。
要求重视砂轮安装的精度要求，因为磨削压力稍微不均匀就会造成尺寸公差不精确、粗糙度高和损伤涂层；
要求定期修整砂轮，以便保证涂层精确的尺寸和较高的光洁度。
所述金刚石砂轮的优选要求：直径为125mm，厚度为4～10mm；其安装在四坐标卧式加工中心中的长度为250～390mm的刀柄上；磨削时使用水性或油性冷却介质强制冷却；要求被加工零件和金刚石砂轮的装夹圆跳动精度要求不大于0.02rnm。
进一步的优选要求：所述金刚石砂轮具体型号为D/W 1A1 D125×T8×3×H27 D64，其使用加长刀柄，金刚石砂轮的刀柄长度为300～350mm。
本发明所述的方法可以直接应用于航空机匣类零件的钴铬钨涂层及其他硬度高的涂层机械加工领域。对类似零件的高硬度涂层的加工操作都可以参照应用。
本发明可以应用于新型号发动机零件，必将得到显著更好的技术效果：
1、质量方面：零件精度满足了设计要求,飞机发动机可靠性明显提高；
2、安全方面：抛弃了传统加工手段使用的常规片砂轮；加工者的人身安全得到了保障，而且金刚石砂轮磨削无污染；不影响机床精度。
3、效益方面：
现有技术中的原有工艺路线为：
――喷涂左侧涂层――磨左侧涂层(设备:普通铣床)――清理涂层――喷涂右侧涂层――磨右侧涂层(设备:普通铣床)――
本发明对应的改进后的工艺路线为：
――喷涂两侧涂层――磨两侧涂层(设备:四坐标卧式加工中心)――,较原工艺减少了三道工序的周转,且无需基准转换与二次零件找正,零件精度提高。
由此可见，被加工件中定位槽两侧涂层的制备对应地由原来的两次喷涂可以合为一次喷涂,节约进口粉末成本5万元/台，两次铣加工合为一次加工,零件加工时问由原3.5小时降低到现在的1.5小时,节约生产成本2000元/台，而且零件加工周转的时间减少、操作人员工作强度降低。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为被加工件所应用的大环境即低压导向器结构示意简图；
图2为被加工件（在高、低压涡轮转子之间用作封严见件）低压一导内环件结构示意简图；
图3为被加工件低压一导内环定位槽圆周分布及加工尺寸图。
具体实施方式
实施例1
一种金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法，被加工件为在高、低压涡轮转子之间用作封严见件的低压一导内环件，被加工部位是被加工件前端沿圆周布置的多个定位槽处的钴铬钨耐磨涂层处，该种涂层的要求是：1)涂层硬度高:HR15N≥81；2)涂层极薄:厚度≯0.2mm；3)具有较高的结合力:不得掉块、脱落；4)具有较好的耐磨性；5)具有较高的抗腐蚀性、抗氧化性；技术关键点是：
选用四坐标卧式加工中心，使用金刚石砂轮作为加工刀具，金刚石砂轮的宽度即为所要求的定位槽加工后宽度；被加工部位即定位槽处的尺寸精度要求为0.05mm，定位槽的位置精度为0.08mm；
切削涂层参数确定为：转速S＝1500r/min，进给速度F=0.02mm/r；砂轮速度对生产效率和粗糙度有影响；在涂层的拐角和棱边处，要防止边缘处涂层剥离,每次切削量要尽量小控制在0.05～0.1mm以内。
注意事项：在磨削加工时，要求注意防止磨削压力过大所造成的涂层表面颗粒的转移。甚至可能造成涂层裂纹,由于涂层导热性差,磨削时应有足够的冷却介质。
要求重视砂轮安装的精度要求，因为磨削压力稍微不均匀就会造成尺寸公差不精确、粗糙度高和损伤涂层；
要求定期修整砂轮，以便保证涂层精确的尺寸和较高的光洁度。
所述金刚石砂轮具体型号为D/W 1A1 D125×T8×3×H27 D64，对应的重要解释如下：金刚石砂轮直径为125mm，厚度为8mm；金刚石砂轮安装在四坐标卧式加工中心中的长度为300mm的刀柄上。磨削时使用水性或油性冷却介质强制冷却；要求被加工零件和金刚石砂轮的装夹圆跳动精度要求不大于0.02rnm。
本实施例所述的方法可以直接应用于航空机匣类零件的钴铬钨涂层及其他硬度高的涂层机械加工领域。对类似零件的高硬度涂层的加工操作都可以参照应用。
本实施例可应用于新型号发动机零件，必将得到显著更好的技术效果：
1、质量方面：零件精度满足了设计要求,飞机发动机可靠性明显提高；
2、安全方面：抛弃了传统加工手段使用的常规片砂轮；加工者的人身安全得到了保障，而且金刚石砂轮磨削无污染；不影响机床精度。
3、效益方面：
现有技术中的原有工艺路线为：
――喷涂左侧涂层――磨左侧涂层(设备:普通铣床)――清理涂层――喷涂右侧涂层――磨右侧涂层(设备:普通铣床)――
本实施例对应的改进后的工艺路线为：
――喷涂两侧涂层――磨两侧涂层(设备:四坐标卧式加工中心)――,较原工艺减少了三道工序的周转,且无需基准转换与二次零件找正,零件精度提高。
由此可见，被加工件中定位槽两侧涂层的制备对应地由原来的两次喷涂可以合为一次喷涂,节约进口粉末成本5万元/台，两次铣加工合为一次加工,零件加工时问由原3.5小时降低到现在的1.5小时,节约生产成本2000元/台，而且零件加工周转的时间减少、操作人员工作强度降低。
实施例2
一种金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法，被加工件为在高、低压涡轮转子之间用作封严见件的低压一导内环件，被加工部位是被加工件前端沿圆周布置的多个定位槽处的钴铬钨耐磨涂层处，该种涂层的要求是：1)涂层硬度高:HR15N≥81；2)涂层极薄:厚度≯0.2mm；3)具有较高的结合力:不得掉块、脱落；4)具有较好的耐磨性；5)具有较高的抗腐蚀性、抗氧化性；技术关键点是：
选用四坐标卧式加工中心，使用金刚石砂轮作为加工刀具，金刚石砂轮的宽度即为所要求的定位槽加工后宽度；被加工部位即定位槽处的尺寸精度要求为0.05mm，定位槽的位置精度为0.08mm；
切削涂层参数确定为：转速S＝1500r/min，进给速度F=0.05mm/r；砂轮速度对生产效率和粗糙度有影响；在涂层的拐角和棱边处，要防止边缘处涂层剥离,每次切削量要尽量小。
注意事项：在磨削加工时，要求注意防止磨削压力过大所造成的涂层表面颗粒的转移。甚至可能造成涂层裂纹,由于涂层导热性差,磨削时应有足够的冷却介质。
要求重视砂轮安装的精度要求，因为磨削压力稍微不均匀就会造成尺寸公差不精确、粗糙度高和损伤涂层；
要求定期修整砂轮，以便保证涂层精确的尺寸和较高的光洁度。
所述金刚石砂轮的具体要求：直径为125mm，厚度为4mm；其安装在四坐标卧式加工中心中的长度为350mm的刀柄上；磨削时使用水性或油性冷却介质强制冷却；要求被加工零件和金刚石砂轮的装夹圆跳动精度要求不大于0.02rnm。
本实施例所述的方法可以直接应用于航空机匣类零件的钴铬钨涂层及其他硬度高的涂层机械加工领域。对类似零件的高硬度涂层的加工操作都可以参照应用。
实施例3
一种金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法，被加工件为在高、低压涡轮转子之间用作封严见件的低压一导内环件，被加工部位是被加工件前端沿圆周布置的多个定位槽处的钴铬钨耐磨涂层处，该种涂层的要求是：1)涂层硬度高:HR15N≥81；2)涂层极薄:厚度≯0.2mm；3)具有较高的结合力:不得掉块、脱落；4)具有较好的耐磨性；5)具有较高的抗腐蚀性、抗氧化性；技术关键点是：
选用四坐标卧式加工中心，使用金刚石砂轮作为加工刀具，金刚石砂轮的宽度即为所要求的定位槽加工后宽度；被加工部位即定位槽处的尺寸精度要求为0.05mm，定位槽的位置精度为0.08mm；
切削涂层参数确定为：转速S＝1500r/min，进给速度F=0.03mm/r；砂轮速度对生产效率和粗糙度有影响；在涂层的拐角和棱边处，要防止边缘处涂层剥离,每次切削量要尽量小控制在0.05mm以内。
注意事项：在磨削加工时，要求注意防止磨削压力过大所造成的涂层表面颗粒的转移，甚至可能造成涂层裂纹,由于涂层导热性差,磨削时应有足够的冷却介质。
要求重视砂轮安装的精度要求，因为磨削压力稍微不均匀就会造成尺寸公差不精确、粗糙度高和损伤涂层；
要求定期修整砂轮，以便保证涂层精确的尺寸和较高的光洁度。
所述金刚石砂轮的具体要求：直径为125mm，厚度为10mm；其安装在四坐标卧式加工中心中的长度为390mm的刀柄上；磨削时使用水性或油性冷却介质强制冷却；要求被加工零件和金刚石砂轮的装夹圆跳动精度要求不大于0.02rnm。
Claims (3)
1.一种金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法，被加工件为在高、低压涡轮转子之间用作封严见件的低压一导内环件，被加工部位是被加工件前端沿圆周布置的多个定位槽处的钴铬钨耐磨涂层处；其特征在于：选用四坐标卧式加工中心，使用金刚石砂轮作为加工刀具，金刚石砂轮的宽度即为所要求的定位槽加工后宽度；被加工部位即定位槽处的尺寸精度要求为0.05mm，定位槽的位置精度为0.08mm；
切削涂层参数确定为：转速S＝1500r/min，进给速度F=0.02～0.05mm/r；每次切削量控制在0.05～0.1mm以内。
2.按照权利要求1所述金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法，其特征在于：所述金刚石砂轮的直径为125mm，厚度为4～10mm；其安装在四坐标卧式加工中心中的长度为250～390mm的刀柄上；
磨削时使用水性或油性冷却介质强制冷却；
要求被加工零件和金刚石砂轮的装夹圆跳动精度要求不大于0.02rnm。
3.按照权利要求所述金刚石砂轮加工钴铬钨涂层的磨削方法，其特征在于：所述金刚石砂轮具体型号为D/W 1A1D125×T8×3×H27 D64，其使用加长刀柄，金刚石砂轮的刀柄长度为300～350mm。
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