CN103753130B - 一种高压涡轮转子轴的机械加工方法 - Google Patents

一种高压涡轮转子轴的机械加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种高压涡轮转子轴的机械加工方法。本发明精车加工采用橡胶带缠绕零件的方式，避免薄壁件变形。孔加工试验切削参数，控制刀具磨损，确定换刀点。喷丸对模拟试片进行强度校核后,保证零件喷丸强度。零件加工后进行静平衡检测，叠加投影检测。一种高压涡轮转子轴的机械加工方法包括以下步骤：后端定位，半精车前端—前端定位，半精车后端—后端定位，精车前端—前端定位，精车后端—加工端面孔、扇形槽—喷丸—精车止口—静平衡—叠加投影检测。

Description

一种高压涡轮转子轴的机械加工方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，涉及一种高压涡轮转子轴的机械加工方法。
背景技术
高压涡轮转子轴是飞机发动机的关键零件，材料镍基高温合金（Inconel718）具有高硬度、高强度、耐腐蚀、耐高温性。
零件加工特点是零件外端悬出较长，壁厚较薄及圆周壁厚变化量要求严格，材料去除量在70%以上，切削效率对生产周期和成本影响较大。车加工6道工序，工序冗长，并且互为加工定位基准的方法，导致内、外圆的形状误差反复复制叠加。其次不能很好的控制薄臂件悬出臂与定位面距离较长引起的阵刀导致零件变形，零件设计要求的静平衡、叠加投影检测合格率低。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中的不足之处，提供一种高压涡轮转子轴的机械加工方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高压涡轮转子轴的机械加工方法，其特征在于：所述的加工方法包括以下步骤：后端定位，半精车前端—前端定位，半精车后端—后端定位，精车前端—前端定位，精车后端—加工端面孔、扇形槽—喷丸—精车止口—静平衡—叠加投影检测。
所述的具体步骤为：
所述的后端定位，半精车前端：粗加工前端采用大吃刀量1.2mm-2mm、高切削速度180-208min/m及大进给0.2-0.3mm/r的陶瓷刀去余量；
所述的前端定位，半精车后端：粗加工后端同样采用大吃刀量1.2mm-2mm、高切削速度180-208min/m及大进给0.2-0.3mm/r的陶瓷刀去余量；
所述的后端定位，精车前端：加工内孔，采用一种∮10mm橡胶皮带缠绕在外圆上，加工外圆时，采用一种∮30mm橡胶皮带塞入内孔；
所述的前端定位，精车后端：同样加工内孔，采用一种∮10mm橡胶皮带缠绕在外圆上，加工外圆时，采用一种∮30mm橡胶皮带塞入内孔；
所述的加工端面孔、扇形槽：试验加工参数，控制刀具磨损小于0.3mm，确定刀具加工换刀点，刀具切削速度及换刀点分别是：钻头速度 S=440m/min、进给F=0.08mm/r, 换刀点48孔；扩孔钻速度S=300m/min,进给F=0.16mm/r，换刀点96孔；铰刀速度S=300m/min,进给F=0.2mm/r，换刀点240孔；立铣刀速度S=280m/min,进给F=0.09mm/r，换刀点48槽。
所述的喷丸：用S-110钢球对零件所有区域进行喷丸，加工前试验加工参数，对模拟试片进行校核强度0.004A-0.008A，合格后再进行零件加工。加工控制参数有压力2.5bar-3bar,流量5kg/min-6kg /mi,转台转速10r/min，喷枪距零件距离130mm±10mm，喷枪角度45°；
所述的精车止口：约束状态下表面A平面度小于0.025mm，直径B、C圆度小于0.025mm；
所述的静平衡：保持夹具不平衡量不大于1.5 g*cm,零件不平衡量不大于127g*cm；
所述的叠加投影检测：叠加投影最大值为0.002英寸。
所述的精车止口采用35°菱形硬质合金刀片VCGR160412,切削参数背吃刀量ap=0.1mm, 速度s=25min/m, 进给f=0.12mm/r基准面D定位。
所述的半精车采用圆头陶瓷刀片RNGN120700T,切削参数背吃刀量ap=1.5mm,速度s=180-208min/m,进给f=0.2-0.3mm/r。
所述的精车采用55°菱形硬质合金刀片DNMG150608,切削参数背吃刀量ap=0.5mm,速度s=32min/m, 进给f=0.12mm/r。
与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：本发明精车加工采用橡胶带缠绕零件的方式，避免薄壁件变形。孔加工试验切削参数，控制刀具磨损，确定换刀点。喷丸对模拟试片进行强度校核后,保证零件喷丸强度。零件加工后进行静平衡检测，叠加投影检测。
附图说明
图1 加工内孔时橡胶带在外圆缠绕示意图；
图2 加工外圆时橡胶带在内孔缠绕示意图；
图3零件止口加工部位示意图。
具体实施方式
本发明高压涡轮转子轴的加工工艺路线：后端定位，半精车前端—前端定位，半精车后端—后端定位，精车前端—前端定位，精车后端—加工端面孔、扇形槽—喷丸—精车止口—静平衡—叠加投影检测。
所述的后端定位，半精车前端：粗加工前端采用大吃刀量1.2mm-2mm、高切削速度180-208min/m及大进给0.2-0.3mm/r的陶瓷刀去余量；
所述的前端定位，半精车后端：粗加工后端同样采用大吃刀量1.2mm-2mm、高切削速度180-208min/m及大进给0.2-0.3mm/r的陶瓷刀去余量；
直接进行半精车加工，减少反复交替引起的误差叠加。同时采用大吃刀量，高切削速度及进给的圆头陶瓷刀片RNGN120700T去除70%的材料。切削参数背吃刀量ap=1.5mm,速度s=180-208min/m,进给f=0.2-0.3mm/r。
精车加工工序,采用55。菱形硬质合金刀片DNMG150608,切削参数背吃刀量ap=0.5mm,速度s=32min/m,进给f=0.12mm/r.加工内孔时（参见图1），采用一种∮10mm橡胶皮带缠绕在外圆上。加工外圆时（参见图2），采用一种∮30mm橡胶皮带塞入内孔。有效的控制了零件变形及薄壁件悬出壁与定位面距离较长引起的阵刀,保证静平衡在合格范围内。外圆止口基准B和基准C留余量0.1mm。
加工端面孔、扇形槽,试验加工参数，控制刀具磨损小于0.3mm，确定刀具加工换刀点，刀具切削速度及换刀点分别是：钻头速度 S=440m/min、进给F=0.08mm/r, 换刀点48孔；扩孔钻速度S=300m/min,进给F=0.16mm/r，换刀点96孔；铰刀速度S=300m/min,进给F=0.2mm/r，换刀点240孔；立铣刀速度S=280m/min,进给F=0.09mm/r，换刀点48槽。
喷丸用S-110钢球对零件所有区域进行喷丸，加工前试验加工参数，对模拟试片进行校核强度（0.004A-0.008A），合格后再进行零件加工；加工控制参数有压力（2.5bar-3bar）,流量（5kg/min-6kg /min）,转台转速(10r/min)，喷枪距零件距离(130mm±10mm)，喷枪角度45°。
喷丸后精车止口基准B和基准C（参见图3），在数控立车上加工，采用35。菱形硬质合金刀片VCGR160412,切削参数背吃刀量（ap=0.1mm）,速度（s=25min/m）,进给(f=0.12mm/r)，基准面D定位，约束状态下表面A平面度小于0.025mm，直径B、C圆度小于0.025mm。
静平衡：保持夹具不平衡量不大于1.5 g*cm,零件不平衡量不大于127g*cm；
对基准A、B、C、D进行叠加投影检测（参见图3），零件从N向看逆时针旋转，叠加投影最大值为0.002英寸。

Claims (4)

1.一种高压涡轮转子轴的机械加工方法，其特征在于：所述的加工方法包括以下步骤：后端定位，半精车前端—前端定位，半精车后端—后端定位，精车前端—前端定位，精车后端—加工端面孔、扇形槽—喷丸—精车止口—静平衡—叠加投影检测；
所述的具体步骤为：
所述的后端定位，半精车前端：粗加工前端采用大吃刀量1.2mm-2mm、高切削速度180-208min/m及大进给0.2-0.3mm/r的陶瓷刀去余量；
所述的前端定位，半精车后端：粗加工后端同样采用大吃刀量1.2mm-2mm、高切削速度180-208min/m及大进给0.2-0.3mm/r的陶瓷刀去余量；
所述的后端定位，精车前端：加工内孔，采用一种∮10mm橡胶皮带缠绕在外圆上，加工外圆时，采用一种∮30mm橡胶皮带塞入内孔；
所述的前端定位，精车后端：同样加工内孔，采用一种∮10mm橡胶皮带缠绕在外圆上，加工外圆时，采用一种∮30mm橡胶皮带塞入内孔；
所述的加工端面孔、扇形槽：试验加工参数，控制刀具磨损小于0.3mm，确定刀具加工换刀点，刀具切削速度及换刀点分别是：钻头速度 S=440m/min、进给F=0.08mm/r, 换刀点48孔 ；扩孔钻速度S=300m/min,进给F=0.16mm/r，换刀点96孔；铰刀速度S=300m/min,进给F=0.2mm/r，换刀点240孔；立铣刀速度S=280m/min,进给F=0.09mm/r，换刀点48槽；
所述的喷丸：用S-110钢球对零件所有区域进行喷丸，加工前试验加工参数，对模拟试片进行校核强度0.004A-0.008A，合格后再进行零件加工；
加工控制参数有压力2.5bar-3bar,流量5kg/min-6kg /min,转台转速10r/min，喷枪距零件距离130mm±10mm，喷枪角度45°；
所述的精车止口：所述的精车止口：约束状态下零件大端表面的平面度小于0.025mm，两端面外圆直径圆度小于0.025mm；
所述的静平衡：保持夹具不平衡量不大于1.5 g*cm,零件不平衡量不大于127g*cm；
所述的叠加投影检测：叠加投影最大值为0.002英寸。
2.根据权利要求1所述的一种高压涡轮转子轴的机械加工方法，其特征在于：所述的精车止口采用35°菱形硬质合金刀片VCGR160412,切削参数背吃刀量ap=0.1mm, 速度s=25min/m, 进给f=0.12mm/r，用零件小端直径内孔和小端面定位。
3.根据权利要求1或2所述的一种高压涡轮转子轴的机械加工方法，其特征在于：所述的半精车采用圆头陶瓷刀片RNGN120700T,切削参数背吃刀量ap=1.5mm,速度s=180-208min/m,进给f=0.2-0.3mm/r。
4.根据权利要求3所述的一种高压涡轮转子轴的机械加工方法，其特征在于：所述的精车采用55°菱形硬质合金刀片DNMG150608,切削参数背吃刀量ap=0.5mm, 速度s=32min/m,进给f=0.12mm/r。
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