CN103752855A - 一种航空发动机叶片台阶深孔的车削方法 - Google Patents

Abstract

一种航空发动机叶片台阶深孔的车削方法，先用车床在工件上车出孔径小于台阶深孔内径的透孔，然后在透孔的前后端车出前后短孔；卸下工件后将前支撑套装入工件前短孔中；将专用刀具的前段刀杆穿过透孔.装入前支撑套内孔中；利用压力螺钉调整刀头，使其伸出刀杆的长度满足车削工件内孔需要；将后支撑套套在后段刀杆前部，装入工件后短孔中；将工件安装在车床上；固定刀杆，开动车床，使工件旋转，走刀车出所需内孔；车完后将刀杆连同后支撑套一起从工件中退出；停止车床运转，将工件卸下，将前支撑套从工件前短孔中取出。本加工方法比传统的钻床扩孔法加工精度高、产品质量合格率高、加工效率高，叶片制造成本低。

Description

一种航空发动机叶片台阶深孔的车削方法

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别是一种针对航空发动机叶片上的台阶深孔的车削方法。

背景技术

在航空发动机的所有零件中，叶片的加工难度是相当大的，这是由其自身结构复杂和制造精度要求高的特点所决定的。

随着航空机械加工工业技术的发展，为减轻发动机的重量，节省原材料，目前采用长轴径深孔结构的零件越来越多，其中在发动机的叶片上加工台阶深孔最为常见。

如图1所示，航空发动机叶片2的台阶深孔，由前短孔1、内孔2和后短孔4组成。内孔的孔径大于前短孔孔径，小于后短孔孔径，内孔的总深度（长度）一般大于300mm，孔径不超过20mm，长径比比较大。对这种台阶深孔，传统的加工方法是扩孔法，即利用钻床进行加工。由于扩孔钻和铰刀的长度较长，刚性差，切削时会产生振动，给钻削带来很大困难。其缺点，一是加工效率低，加工一个深孔平均需75分钟；二是加工精度差，合格率低，合格率最高只能达到62%，造成大量废品；三是刀具磨损快，使用寿命低。由此导致叶片的制造成本高。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点提供一种航空发动机叶片台阶深孔的车削方法，以提高航空发动机叶片台阶深孔的加工精度，提高产品合格率及加工效率，降低叶片的制造成本。

为实现上述目的，本发明提供的航空发动机叶片台阶深孔的车削方法，包括以下步骤：

步骤1：先在车床上用卡盘和中心架安装好工件（发动机叶片），用内孔刀先车出一孔径小于工件前短孔孔径的透孔，然后在透孔的前后两端分别车出工件的前短孔和后短孔，卸下工件；

步骤2：利用前支撑套和后支撑套安装专用刀具

专用刀具由刀杆和刀头组成，刀杆前后分为三段，前段刀杆的长度与工件的前短孔和内孔的总长度一致，直径与步骤1所述透孔的孔径一致，后段刀杆的长度大于工件内孔深度与后短孔深度之和（保证刀头切削的行程），直径大于步骤1所述透孔的孔径、小于工件内孔的孔径；中间段刀杆为直径与前段刀杆直径相同的半圆形，长度略大于刀头的宽度，其上通过压力螺钉安装有可调节伸出刀杆长度的刀头；

前支撑套的外径和工件的前短孔孔径一致，内孔孔径与专用刀具前段刀杆的直径一致，长度不大于前短孔的深度；后支撑套的外径和工件的后短孔孔径一致，内孔孔径与后段刀杆的直径一致，长度不大于后短孔的深度；

将前支撑套装入工件的前短孔中；将专用刀具的前段刀杆穿过所述透孔.装入前支撑套内孔中；利用压力螺钉调整刀头，使其伸出前段刀杆的长度等于工件内孔直径与前段刀杆直径之差的二分之一；将后支撑套套在后段刀杆的前部，并装入工件的后短孔中；将工件安装在车床上；用刀垫调整好刀杆的高度后，将刀杆固定在车床的方刀台上，使刀杆在前支撑套和后支撑套中滑动自如；

步骤3：开动车床，使工件旋转，开始走刀车削，直到车削的工件内孔深度达到要求为止；

步骤4：工件内孔车削完，反向移动大拖板，将刀杆连同后支撑套一起从工件中退出；停止车床运转，将加工好台阶深孔的工件卸下，将前支撑套从工件的前短孔中取出。

加工下一个工件时，除不再需要调整刀头伸出刀杆的长度外，其它步骤与上述相同。

与现有技术相比较，本发明的优点是：

通过前支撑套和后支撑对刀杆的支撑作用，使刀杆在切削过程中不易振动，加工精度提高，产品质量合格率提高，废品率降低；加工时间缩短70%以上，加工效率提高；叶片制造成本降低。

附图说明

图1为某航空发动机整流叶片上的台阶深孔剖视图；

图2为本发明所用专用刀具的示意图（主视图）；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明车削图1台阶深孔的加工工装示意图。

图中：1-前短孔，2-内孔，3-叶片，4-后短孔，5-前段刀杆，6-中间段刀杆，7-压力螺钉，8-刀头，9-后段刀杆，10-前支撑套，11-工件，12-后支撑套，13-刀台螺钉，14-方刀台。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本实施例为在某型航空发动机整流叶片上用本发明方法加工台阶深孔。

图1为某型航空发动机整流叶片3上的台阶深孔的剖视图，该台阶深孔自前向后分为孔径为Ф12mm、深20mm的前短孔1，孔径为Ф16mm、深330mm的内孔2，孔径为Ф20mm、深50mm的后短孔4。为保证航空发动机整流叶片的质量，该深孔的设计加工精度要求为±Ф0.1mm。

参照图2至图4，采用本发明车削方法加工图1所示航空发动机整流叶片台阶深孔的步骤是：

步骤1：先在车床上用卡盘和中心架安装好工件11（发动机整流叶片），用内孔刀先车出孔径为Ф10mm的透孔，然后在透孔的前端车出工件的前短孔1和后短孔4，然后卸下工件；

步骤2：利用前支撑套10和后支撑套12安装专用刀具

预制专用刀具，如图2和图3所示，专用刀具由刀杆和刀头8组成，刀杆前后分为三段，前段刀杆5的长度为350mm，直径Ф10mm，后段刀杆9的长度520mm，直径Ф14mm；中间段刀杆6为半圆形，直径与前段刀杆直径相同，长度20mm（刀头8的宽度为18mm），其上安装刀头8，刀头8通过压力螺钉7可调节其伸出前段刀杆的长度；

用45#钢材分别预制前支撑套10和后支撑套12，参照图4，前支撑套10的外径为Ф12mm，内孔孔径Ф10mm，长20mm；后支撑套的外径Ф20mm，内孔孔径Ф14mm，长40mm；

先将前支撑套装入工件的前短孔中；将专用刀具的前段刀杆穿过所述透孔.装入前支撑套内孔中；利用压力螺钉调整刀头，使其伸出前段刀杆的长度为3mm，等于工件内孔孔径（Ф16mm）与前段刀杆直径（Ф10mm）之差（6mm）的二分之一；将后支撑套套在后段刀杆的前部，并装入工件的后短孔中；将工件安装在车床上；用刀垫调整好刀杆的高度后，利用刀台螺钉13将刀杆固定在车床的方刀台14上，使刀杆在前支撑套和后支撑套中滑动自如；

步骤3：开动车床，使工件旋转，开始走刀车削，直到车削的工件内孔深度达到330mm为止；

步骤4：工件内孔车削完，反向移动大拖板，将刀杆连同后支撑套一起从工件中退出；停止车床运转，将加工好台阶深孔的工件卸下，将前支撑套从工件的前短孔中取出。

加工下一个工件时，除不再需要调整刀头伸出刀杆的长度外，其它步骤与上述相同。

采用上述车削工艺加工的该型航空发动机整流叶片台阶深孔，精度达到设计要求，产品质量合格率达到90%以上，车削一个深孔平均只用21分钟，比传统扩孔法缩短加工时间72%。

Claims (1)

1.一种航空发动机叶片台阶深孔的车削方法，其特征是包括以下步骤：

步骤1：先在车床上用卡盘和中心架安装好工件（发动机叶片），用内孔刀先车出一孔径小于工件前短孔孔径的透孔，然后在透孔的前后两端分别车出工件的前短孔和后短孔，卸下工件；

步骤2：利用前支撑套和后支撑套安装专用刀具

专用刀具由刀杆和刀头组成，刀杆前后分为三段，前段刀杆的长度与工件的前短孔和内孔的总长度一致，直径与步骤1所述透孔的孔径一致，后段刀杆的长度大于工件内孔深度与后短孔深度之和，直径大于步骤1所述透孔的孔径、小于工件内孔的孔径；中间段刀杆为直径与前段刀杆直径相同的半圆形，长度略大于刀头的宽度，其上通过压力螺钉安装有可调节伸出刀杆长度的刀头；

前支撑套的外径和工件的前短孔孔径一致，内孔孔径与专用刀具前段刀杆的直径一致，长度不大于前短孔的深度；后支撑套的外径和工件的后短孔孔径一致，内孔孔径与后段刀杆的直径一致，长度不大于后短孔的深度；

将前支撑套装入工件的前短孔中；将专用刀具的前段刀杆穿过所述透孔.装入前支撑套内孔中；利用压力螺钉调整刀头，使其伸出前段刀杆的长度等于工件内孔直径与前段刀杆直径之差的二分之一；将后支撑套套在后段刀杆的前部，并装入工件的后短孔中；将工件安装在车床上；用刀垫调整好刀杆的高度后，将刀杆固定在车床的方刀台上，使刀杆在前支撑套和后支撑套中滑动自如；

步骤3：开动车床，使工件旋转，开始走刀车削，直到车削的工件内孔深度达到要求为止；

步骤4：工件内孔车削完，反向移动大拖板，将刀杆连同后支撑套一起从工件中退出；停止车床运转，将加工好台阶深孔的工件卸下，将前支撑套从工件的前短孔中取出。

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