CN103231074A - 高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法 - Google Patents

高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法 Download PDF

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高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法，本发明涉及高温合金材质的弹性环制造工艺方法。解决了目前还没有成熟的汽轮机高温合金材质弹性环工艺加工方法的问题。它包括下述步骤：用塞块垫在弹性环坯料的开口；把弹性环坯料装夹到夹具体中；将夹轴装卡到车床的夹盘上，车削弹性环坯料的内孔；把内压紧环固定到夹具本体上；拆卸掉扣盖；车削弹性环坯料的外圆。本发明的方法通过上述夹具装卡工件，先车准内孔的直径，不放开工件情况下装上压紧端盖，然后车准外圆直径，达到一个工装两用的效果，同时保持原基准、原装卡状态，精度效果极其理想。

Description

高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法
技术领域
本发明涉及高温合金材质的弹性环制造工艺方法。
背景技术
汽轮机的进气管和排气管使用了一种开口的、具有弹性的高温合金材质密封环。该高温合金材质弹性环的结构如图1至图3所示,其直径409毫米，环的厚度18.85，开口最大为40毫米，最小为30毫米。高温合金难切削的原因如下：⑴塑性好、韧性大，加工硬化性强，而且高温合金强度高，切削力大，切削温度高。一般，镍基高温合金的单位切削力要比中碳合金钢高50%，硬化程度可达200至500%，刀具的刀尖及边界磨损极其严重，副后刀面的沟纹磨损也极易发生。⑵强化元素含量高，在合金中形成大量研磨性很强的金属炭化物、金属间化合物等硬质点，对刀具有强烈的擦伤作用。⑶切屑与前刀面粘结现象严重，极易产生积屑瘤，从而降低加工表面质量和刀具的切削性能，而且容易造成刀具表面剥落。⑷导热系数约为45钢的1/2～1/5，导热性差，大量切削热不能传出，故切削温度高，切削刃在高温下磨损加剧，甚至丧失加工性能。⑸切屑不易卷曲和折断，容易发生缠绕工件和刀具而引起打刀。尤其是对封闭及半封闭容屑的孔加工、切断等，容易造成切屑堵塞，从而降低加工表面质量和刀具崩刃。
另外由于该弹性环是开口环，还难装卡，目前还没有成熟的工艺加工方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法，以解决目前还没有成熟的汽轮机高温合金材质弹性环工艺加工方法的问题。本发明包括下述步骤：一、用相应厚度的塞块垫在弹性环坯料3的开口处，以保证弹性环的开口尺寸；二、把弹性环坯料3装夹到夹具体中；所述夹具体由夹具本体1和套形扣盖2组成，夹具本体1由夹轴1-1和圆壳体1-2组成，夹轴1-1固定在圆壳体1-2的一端端部且二者同轴心线，圆壳体1-2的外圆表面上依次设置有外螺纹段A、外圆定位段B和端面定位段C，套形扣盖2的内表面上依次设置为内螺纹段D、内孔定位段E、弹性环外圆定位段F和内端面夹紧段G,套形扣盖2扣合在夹具本体1的端面上，内螺纹段D旋合在外螺纹段A上，内孔定位段E与外圆定位段B形成过渡配合，弹性环坯料3的外圆与扣盖2弹性环外圆定位段F的内孔相配合，弹性环坯料3夹在端面定位段C和内端面夹紧段G之间，弹性环坯料3的内孔直径小于内端面夹紧段G的内孔直径；三、将夹轴1-1装卡到车床的夹盘上，车削弹性环坯料3的内孔；四、把内压紧环4固定到夹具本体1上；所述内压紧环4前端的加长套的外圆表面依次设置有配合段X、外圆定位段Y和端面定位段Z,配合段X与夹具本体1的圆壳体1-2的内表面上设置的定位台阶H过渡配合，定位段Y的外圆表面与弹性环坯料3的内孔配合，内压紧环4的轴心线处设置有螺杆4-2，螺杆4-2的前端旋合在夹具本体1中，端面定位段Z的内侧端面与弹性环坯料3的端面相贴合，端面定位段Z的外圆直径小于弹性环坯料3的外圆直径；五、拆卸掉扣盖2；六、车削弹性环坯料3的外圆。
本发明的方法通过上述夹具装卡工件，先车准内孔的直径，不放开工件情况下装上压紧端盖，然后车准外圆直径，达到一个工装两用的效果，同时保持原基准、原装卡状态，精度效果极其理想。
附图说明
图1是高温合金材质的开口弹性环的零件图，图2是图1的A向视图，图3是图1的后视图，图4是本发明步骤二的装夹结构示意图，图5是本发明步骤五的装夹结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1至图5具体说明本实施方式。本实施方式包括下述步骤：一、用相应厚度的塞块垫在弹性环坯料3的开口处，以保证弹性环的开口尺寸；二、把弹性环坯料3装夹到夹具体中；所述夹具体由夹具本体1和套形扣盖2组成，夹具本体1由夹轴1-1和圆壳体1-2组成，夹轴1-1固定在圆壳体1-2的一端端部且二者同轴心线，圆壳体1-2的外圆表面上依次设置有外螺纹段A、外圆定位段B和端面定位段C，套形扣盖2的内表面上依次设置为内螺纹段D、内孔定位段E、弹性环外圆定位段F和内端面夹紧段G,套形扣盖2扣合在夹具本体1的端面上，内螺纹段D旋合在外螺纹段A上，内孔定位段E与外圆定位段B形成过渡配合，弹性环坯料3的外圆与扣盖2弹性环外圆定位段F的内孔相配合，弹性环坯料3夹在端面定位段C和内端面夹紧段G之间，弹性环坯料3的内孔直径小于内端面夹紧段G的内孔直径；三、将夹轴1-1装卡到车床的夹盘上，车削弹性环坯料3的内孔使之达到成品的直径；四、把内压紧环4固定到夹具本体1上；所述内压紧环4前端的加长套的外圆表面依次设置有配合段X、外圆定位段Y和端面定位段Z,配合段X与夹具本体1的圆壳体1-2的内表面上设置的定位台阶H过渡配合，定位段Y的外圆表面与弹性环坯料3的内孔配合，内压紧环4的轴心线处设置有螺杆4-2，螺杆4-2的前端旋合在夹具本体1中，端面定位段Z的内侧端面与弹性环坯料3的端面相贴合，端面定位段Z的外圆直径小于弹性环坯料3的外圆直径；五、拆卸掉扣盖2；六、车削弹性环坯料3的外圆使之达到成品的直径。弹性环坯料3为加工三个弹性环的坯料。
具体实施方式二：下面结合图4具体说明本实施方式。本实施方式相对于实施方式一增加了多个插孔1-1-1，所述多个插孔1-1-1均匀分布于套形扣盖2的外圆表面上。由于设置了插孔1-1-1，把夹具本体1和套形扣盖2之间旋合和拆卸非常方便，可以利用车床的夹盘固定住夹具本体1的夹轴1-1，然后在插孔1-1-1中插入杆件来旋拧即可。
具体实施方式三：本实施方式相对于实施方式一增加了下述内容：车削弹性环坯料3的内孔和外圆时使用的切削工艺参数为：粗加工时刀片型号为CNMG120412-QMS05F，刀片材质为硬质合金，刀片使用的涂层技术为CVD复合涂层(TiCN-Al2O3-TiN)；切削参数为Vc=40m/min，ap=0.8mm，f=0.2mm/r；精加工时使用的刀片型号为CNMG120408-MFS05F，刀片材质为硬质合金，刀片的涂层技术为CVD复合涂层(TiCN-Al2O3-TiN)；切削参数为Vc=40m/min，ap=0.25mm，f=0.2mm/r。
具体实施方式四：弹性环坯料3为高温合金R26-Ⅱ、GH2136-Ⅳ或1Cr11MoNiW1VNbN-Ⅳ的材质。
具体实施方式五：下面结合图5具体说明本实施方式。本实施方式相对于实施方式一步骤四多个螺杆4-3，每个螺杆4-3穿过内压紧环4旋紧在圆壳体1-2上，多个螺杆4-3沿着内压紧环4的端面均匀分布。如此设置，增加了夹具的刚度和稳定性，提高了加工精度。

Claims (6)

1.高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法，其特征在于它包括下述步骤：一、用相应厚度的塞块垫在弹性环坯料（3）的开口处，以保证弹性环的开口尺寸；二、把弹性环坯料（3）装夹到夹具体中；所述夹具体由夹具本体（1）和套形扣盖（2）组成，夹具本体（1）由夹轴（1-1）和圆壳体（1-2）组成，夹轴（1-1）固定在圆壳体（1-2）的一端端部且二者同轴心线，圆壳体（1-2）的外圆表面上依次设置有外螺纹段（A）、外圆定位段（B）和端面定位段（C），套形扣盖（2）的内表面上依次设置为内螺纹段（D）、内孔定位段（E）、弹性环外圆定位段（F）和内端面夹紧段（G）,套形扣盖（2）扣合在夹具本体（1）的端面上，内螺纹段（D）旋合在外螺纹段（A）上，内孔定位段（E）与外圆定位段（B）形成过渡配合，弹性环坯料（3）的外圆与扣盖（2）弹性环外圆定位段（F）的内孔相配合，弹性环坯料（3）夹在端面定位段（C）和内端面夹紧段（G）之间，弹性环坯料（3）的内孔直径小于内端面夹紧段（G）的内孔直径；三、将夹轴（1-1）装卡到车床的夹盘上，车削弹性环坯料（3）的内孔；四、把内压紧环（4）固定到夹具本体（1）上；所述内压紧环（4）前端的加长套的外圆表面依次设置有配合段（X）、外圆定位段（Y）和端面定位段（Z）,配合段（X）与夹具本体（1）的圆壳体（1-2）的内表面上设置的定位台阶（H）过渡配合，定位段（Y）的外圆表面与弹性环坯料（3）的内孔配合，内压紧环（4）的轴心线处设置有螺杆（4-2），螺杆（4-2）的前端旋合在夹具本体（1）中，端面定位段（Z）的内侧端面与弹性环坯料（3）的端面相贴合，端面定位段（Z）的外圆直径小于弹性环坯料（3）的外圆直径；五、拆卸掉扣盖（2）；六、车削弹性环坯料（3）的外圆。
2.根据权利要求1所述的高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法，其特征在于增加了多个插孔（1-1-1），所述多个插孔（1-1-1）均匀分布于套形扣盖（2）的外圆表面上。
3.根据权利要求1所述的高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法，其特征在于车削弹性环坯料（3）的内孔和外圆时使用的切削工艺工艺参数为：粗加工时刀片型号为CNMG120412-QMS05F，刀片材质为硬质合金，刀片使用的涂层技术为CVD复合涂层(TiCN-Al2O3-TiN)；切削参数为Vc=40m/min，ap=0.8mm，f=0.2mm/r；精加工时使用的刀片型号为CNMG120408-MFS05F，刀片材质为硬质合金，刀片的涂层技术为CVD复合涂层；切削参数为Vc=40m/min，ap=0.25mm，f=0.2mm/r。
4.根据权利要求1所述的高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法，其特征在于弹性环坯料（3）为高温合金R26-Ⅱ、GH2136-Ⅳ或1Cr11MoNiW1VNbN-Ⅳ的材质。
5.根据权利要求1所述的高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法，其特征在于弹性环坯料（3）为加工三个弹性环的坯料。
6.根据权利要求1所述的高温合金材质的开口弹性环内外圆切削加工方法，其特征在于步骤四设置多个螺杆（4-3），每个螺杆（4-3）穿过内压紧环（4）旋紧在圆壳体（1-2）上，多个螺杆（4-3）沿着内压紧环（4）的端面均匀分布。
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