CN104097041A - 筒类薄壁件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种筒类薄壁件的加工方法，包括：步骤S1：将待加工坯料沿待加工坯料的长度方向划分为多段基础加工坯料；步骤S2：对多段基础加工坯料的内型面和外型面进行粗加工，以形成多段成型加工坯料；步骤S3：对多段成型加工坯料逐段进行精加工，当成型加工坯料的上一段的内型面和外型面均加工完成后，再对成型加工坯料的下一段进行加工。由于采用逐段加工的方法对待加工坯料进行加工，因而当对成型加工坯料的上一段进行加工时，后一段成型加工坯料能够为上一段加工提供足够的支撑力，以保证精加工稳定性，还便于操作人员测量产品壁厚，减轻了操作人员劳动强度，提高了生产效率，保证了产品质量，缩短了加工周期。

Description

筒类薄壁件的加工方法

技术领域

本发明涉及发动机部件加工技术领域，更具体地，涉及一种筒类薄壁件的加工方法。

背景技术

现有技术中对筒类薄壁件(例如航空发动机火焰筒等圆筒类高精度薄壁件)进行加工时，基本工艺流程如下：对待加工坯料的内型面进行加工，内型面加工完成后向待加工坯料的内腔进行灌蜡处理(或者填充低熔点合金)，等蜡凝固后再对待加工坯料的外型面进行加工，外型面加工完成后进行化蜡处理。

采用上述方法加工得到的筒类薄壁件存在如下问题：

一、加工误差大。由于待加工坯料的内腔中灌满蜡，因而在加工外型面时无法测量待加工坯料的壁厚，必须等到化完蜡完成后才能测量，因而容易造成加工误差大、壁厚差不均匀的问题。

二、工序复杂、加工周期长、工作人员劳动强度大、生产效率低。由于灌蜡、化蜡操作均需要很长的处理时间，且对待加工坯料反复地装夹拆卸，从而增加了生产准备时间，使得加工周期变长。同时，由于工作人员需要向待加工坯料的内腔进行灌蜡处理，因而增加了工作人员的劳动强度。并且在灌蜡过程中由于蜡冷却后会收缩，因而需要分层灌蜡，等到上一层蜡冷却后再进行下一层的灌蜡操作。当每次灌蜡完成后，还必须检查蜡与待加工坯料内壁的接触情况，若出现蜡与待加工坯料内壁存在分离的状况时，还需要进行补蜡操作，或重新灌蜡，因而生产效率极低。

发明内容

本发明旨在提供一种筒类薄壁件的加工方法，以解决现有技术中加工筒类薄壁件时存在工序复杂、操作人员劳动强度大、生产效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种筒类薄壁件的加工方法，包括：步骤S1：将待加工坯料沿待加工坯料的长度方向划分为多段基础加工坯料；步骤S2：对多段基础加工坯料的内型面和外型面进行粗加工，以形成多段成型加工坯料；步骤S3：对多段成型加工坯料逐段进行精加工，当成型加工坯料的上一段的内型面和外型面均加工完成后，再对成型加工坯料的下一段进行加工。

进一步地，加工方法还包括在步骤S1和步骤S2之间的步骤S11：沿待加工坯料的长度方向在待加工坯料的两端加工出工艺台，以便于多段基础加工坯料装夹。

进一步地，待加工坯料加工完成后的壁厚尺寸范围为[0.8，3]毫米。

进一步地，在步骤S2中对多段基础加工坯料采用逐段粗加工的方法，以形成多段成型加工坯料，其中对每段基础加工坯料的粗加工均包括对内型面的粗加工和对外型面的粗加工。

进一步地，在步骤S2中对每段基础加工坯料的内型面进行粗加工时，每段成型加工坯料的内型面形成锥面，且相邻两段成型加工坯料的内型面的交界处形成第一阶梯端面。

进一步地，在步骤S2中对每段基础加工坯料的外型面进行粗加工时，每段成型加工坯料的外型面形成锥面，且相邻两段成型加工坯料的外型面的交界处形成第二阶梯端面。

进一步地，加工方法还包括在步骤S2和步骤S3之间的步骤S21：对多段成型加工坯料进行时效处理。

进一步地，在步骤S3中对成型加工坯料逐段进行精加工，每段精加工时均包括：步骤S31：对成型加工坯料的内型面进行半精加工并预留有第一加工余量；步骤S32：对成型加工坯料的外型面进行半精加工并预留有第二加工余量；步骤S33：对成型加工坯料的内型面的第一加工余量进行精加工；步骤S34：对成型加工坯料的外型面的第二加工余量进行精加工。

进一步地，在步骤S3中对成型加工坯料逐段进行精加工，每段精加工时均包括：步骤S31：对成型加工坯料的内型面进行半精加工并预留有第一加工余量；步骤S32：对成型加工坯料的内型面的第一加工余量进行精加工；步骤S33：对第一阶梯端面进行加工以形成气膜槽；步骤S34：对成型加工坯料的外型面进行半精加工并预留有第二加工余量；步骤S35：对成型加工坯料的外型面的第二加工余量进行精加工。

进一步地，在步骤S3中对成型加工坯料逐段进行精加工，每段精加工时均包括：步骤S31：对成型加工坯料的内型面进行半精加工并预留有第一加工余量；步骤S32：对成型加工坯料的外型面进行半精加工并预留有第二加工余量；步骤S33：对成型加工坯料的内型面的第一加工余量进行精加工；步骤S34：对成型加工坯料的外型面的第二加工余量进行精加工；步骤S35：对第二阶梯端面进行加工以形成气膜槽。

本发明中的加工方法包括步骤S1：将待加工坯料沿待加工坯料的长度方向划分为多段基础加工坯料；步骤S2：对多段基础加工坯料的内型面和外型面进行粗加工，以形成多段成型加工坯料；步骤S3：对多段成型加工坯料逐段进行精加工，当成型加工坯料的上一段的内型面和外型面均加工完成后，再对成型加工坯料的下一段进行加工。由于采用逐段加工的方法对待加工坯料进行加工，因而当对成型加工坯料的上一段进行加工时，后一段成型加工坯料能够为上一段加工提供足够的支撑力，以保证精加工稳定性，从而使得无需对待加工坯料进行灌蜡处理的情况下对成型加工坯料的外型面进行加工时，不会存在加工变形、型面跳动大等问题，同时还便于操作人员测量产品壁厚，减轻了操作人员劳动强度，提高了生产效率，保证了产品质量，缩短了加工周期。同时，本发明中的加工方法具有工艺简化、操作简单的特点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明中的待加工坯料的结构示意图；

图2示意性示出了本发明中的多段成型加工坯料的结构示意图；

图3示意性示出了本发明中的第一段成型加工坯料完成精加工后的结构示意图；

图4示意性示出了本发明中的第二段成型加工坯料完成精加工后的结构示意图；

图5示意性示出了本发明中的第三段成型加工坯料完成精加工后的结构示意图；

图6示意性示出了本发明中的第四段成型加工坯料完成精加工后的结构示意图。

图中附图标记：10、待加工坯料；11、成型加工坯料；12、第一阶梯端面；13、第二阶梯端面；14、气膜槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

本发明提供了一种筒类薄壁件的加工方法。如图1至图6所示，加工方法包括步骤S1、步骤S2和步骤S3，步骤S1：将待加工坯料10沿待加工坯料10的长度方向划分为多段基础加工坯料；步骤S2：对多段基础加工坯料的内型面和外型面进行粗加工，以形成多段成型加工坯料11；步骤S3：对多段成型加工坯料11逐段进行精加工，当成型加工坯料11的上一段的内型面和外型面均加工完成后，再对成型加工坯料11的下一段进行加工。由于采用逐段加工的方法对成型加工坯料11进行加工，因而当对成型加工坯料11的上一段进行加工时，后一段成型加工坯料11能够为上一段加工提供足够的支撑力，以保证精加工稳定性，从而使得无需对成型加工坯料11内腔进行灌蜡处理的情况下对成型加工坯料11的外型面进行加工时，不会存在加工变形、型面跳动大等问题，同时还便于操作人员测量产品壁厚，减轻了操作人员劳动强度，提高了生产效率，保证了产品质量，缩短了加工周期。同时，本发明中的加工方法具有工艺简化、操作简单的特点。

本发明中的待加工坯料10加工完成后的壁厚尺寸范围为[0.8，3]毫米。由于待加工坯料10加工完成后的壁厚尺寸范围为[0.8，3]毫米，因而在加工过程中极易发生加工变形、零件圆度、型面跳动、壁厚尺寸等难以保证的问题，但采用本发明中的逐段加工的加工方法，能够有效提高筒类薄壁件的加工质量。

优选地，加工方法还包括在步骤S1和步骤S2之间的步骤S11：沿待加工坯料10的长度方向在待加工坯料10的两端加工出工艺台，以作为待加工坯料10的基准平面。由于在待加工坯料10的两端加工处工艺台，以便于多段基础加工坯料装夹。

优选地，在步骤S2中对多段基础加工坯料采用逐段粗加工的方法，以形成多段成型加工坯料11，其中对每段基础加工坯料的粗加工均包括对内型面的粗加工和对外型面的粗加工。由于在步骤S2中对多段基础加工坯料采用逐段粗加工的方法，因而当对上一段基础加工坯料进行加工时，后一段基础加工坯料能够为上一段基础加工坯料提供足够的支撑力，以保证粗加工稳定性，从而提高了成型加工坯料的产品质量。当然，还可以采用分层加工的方法对基础加工坯料进行粗加工处理。

本发明中的在步骤S2中对每段基础加工坯料的内型面进行粗加工时，每段成型加工坯料11的内型面形成锥面，且相邻两段成型加工坯料11的内型面的交界处形成第一阶梯端面12。加工后，成型加工坯料内型面的结构接近产品内型面最终结构(请参考图2)。

本发明中的在步骤S2中对每段基础加工坯料的外型面进行粗加工时，每段成型加工坯料11的外型面形成锥面，且相邻两段成型加工坯料11的外型面的交界处形成第二阶梯端面13。加工后，成型加工坯料外型面的结构接近产品外型面最终结构(请参考图2)。

本发明中的加工方法还包括在步骤S2和步骤S3之间的步骤S21：对多段成型加工坯料11进行时效处理。由于在粗加工后对成型加工坯料11进行时效处理，因而消除了成型加工坯料11内部的残余应力，从而提高了产品的加工稳定性。

优选地，步骤S2还包括在步骤S21和步骤S3之间的步骤S22：对多段成型加工坯料11的基准平面进行磨削处理。由于对成型加工坯料11的基准平面进行磨削处理，因而保证了精加工工序中基准平面的平面度要求，避免精加工过程中因基准平面不平引起的零件装夹变形的问题。在进行磨削处理时，采用着色三点支靠的方法，避免零件夹装变形。

在一个优选的实施方式中，在步骤S3中对每段成型加工坯料11进行精加工时均包括：步骤S31：对成型加工坯料11的内型面进行半精加工并预留有第一加工余量；步骤S32：对成型加工坯料11的外型面进行半精加工并预留有第二加工余量；步骤S33：对成型加工坯料11的内型面的第一加工余量进行精加工；步骤S34：对成型加工坯料11的外型面的第二加工余量进行精加工。由于采用逐段加工，且每段加工时先对成型加工坯料11的内、外型面做完半精加工后再对成型加工坯料11的内、外型面做精加工，加工过程中产品刚性足够，加工过程中不会变形，能够很好地保证产品质量。

优选地，在步骤S3中还包括在步骤S34之后的步骤S35：对第二阶梯端面13进行加工以形成气膜槽。由于产品需要有时会在产品的外型面上加工气膜槽，从而使产品的形状满足使用要求(请参考图3至图6)。

优选地，第一加工余量和/或第二加工余量的范围是0.1至0.15毫米。

在另一个优选的实施方式中，在步骤S3中对每段成型加工坯料11进行精加工时均包括：步骤S31：对成型加工坯料11的内型面进行半精加工并预留有第一加工余量；步骤S32：对成型加工坯料11的内型面的第一加工余量进行精加工；步骤S33：对第一阶梯端面12进行加工以形成气膜槽14；步骤S34：对成型加工坯料11的外型面进行半精加工并预留有第二加工余量；步骤S35：对成型加工坯料11的外型面的第二加工余量进行精加工(请参考图3至图6)。优选地，气膜槽14为宽为[1，2]毫米的窄槽。

优选地，在保证加工不干涉的情况下，刀具应选用较粗的刀杆及尽量小的悬长，以避免刀具刚性不足引起零件颤振。由于高温合金材料导热系数低、散热性差，在车削过程中刀尖会产生大量的热，因而应保证冷却液充分冷却刀尖(特别是在进行内型面加工和气膜槽14加工时)。优选地，在机床装夹机构允许的情况下，应尽可能选用大规格刀杆的刀具。

本发明中的加工方法在安排工艺路线时，应尽可能选择合理的工艺台，少用软爪装夹，使零件受力方向尽可能沿轴向方向；加工时必须分粗、精工序，粗加工后安排时效处理以消除零件内部残余应力。

本发明中的加工方法能够有效解决壁厚范围在0.8至3毫米之间的筒类薄壁件加工时易变形、加工精度差、加工效率低、产品质量差、操作人员劳动强度高的问题。本发明中的加工方法能满足不同型号的筒类薄壁件的加工要求，加工后的产品的参数能够达到：零件圆度≤0.05，型面壁厚差≤0.03，并对加工变形控制效果显著。

本发明中的筒类薄壁件的加工方法特别适用于制造航空发动机的火焰筒等圆筒类高精度薄壁件。例如：某涡轴发动机火焰筒外环外形尺寸为φ410×130，型面壁厚为0.8毫米。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种筒类薄壁件的加工方法，其特征在于，包括：

步骤S1：将待加工坯料(10)沿所述待加工坯料(10)的长度方向划分为多段基础加工坯料；

步骤S2：对所述多段基础加工坯料的内型面和外型面进行粗加工，以形成多段成型加工坯料(11)；

步骤S3：对所述多段成型加工坯料(11)逐段进行精加工，当所述成型加工坯料(11)的上一段的内型面和外型面均加工完成后，再对所述成型加工坯料(11)的下一段进行加工。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述加工方法还包括在所述步骤S1和所述步骤S2之间的步骤S11：沿所述待加工坯料(10)的长度方向在所述待加工坯料(10)的两端加工出工艺台，以便于所述多段基础加工坯料装夹。

3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述待加工坯料(10)加工完成后的壁厚尺寸范围为[0.8，3]毫米。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述步骤S2中对所述多段基础加工坯料采用逐段粗加工的方法，以形成多段所述成型加工坯料(11)，其中对每段所述基础加工坯料的粗加工均包括对内型面的粗加工和对外型面的粗加工。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述步骤S2中对每段所述基础加工坯料的内型面进行粗加工时，每段所述成型加工坯料(11)的内型面形成锥面，且相邻两段所述成型加工坯料(11)的内型面的交界处形成第一阶梯端面(12)。

6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述步骤S2中对每段所述基础加工坯料的外型面进行粗加工时，每段所述成型加工坯料(11)的外型面形成锥面，且相邻两段所述成型加工坯料(11)的外型面的交界处形成第二阶梯端面(13)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的加工方法，其特征在于，所述加工方法还包括在所述步骤S2和所述步骤S3之间的步骤S21：对所述多段成型加工坯料(11)进行时效处理。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，在所述步骤S3中对所述成型加工坯料(11)逐段进行精加工，每段精加工时均包括：

步骤S31：对所述成型加工坯料(11)的内型面进行半精加工并预留有第一加工余量；

步骤S32：对所述成型加工坯料(11)的外型面进行半精加工并预留有第二加工余量；

步骤S33：对所述成型加工坯料(11)的内型面的所述第一加工余量进行精加工；

步骤S34：对所述成型加工坯料(11)的外型面的所述第二加工余量进行精加工。

9.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，在所述步骤S3中对所述成型加工坯料(11)逐段进行精加工，每段精加工时均包括：

步骤S31：对所述成型加工坯料(11)的内型面进行半精加工并预留有第一加工余量；

步骤S32：对所述成型加工坯料(11)的内型面的所述第一加工余量进行精加工；

步骤S33：对所述第一阶梯端面(12)进行加工以形成气膜槽(14)；

步骤S34：对所述成型加工坯料(11)的外型面进行半精加工并预留有第二加工余量；

步骤S35：对所述成型加工坯料(11)的外型面的所述第二加工余量进行精加工。

10.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，在所述步骤S3中对所述成型加工坯料(11)逐段进行精加工，每段精加工时均包括：

步骤S31：对所述成型加工坯料(11)的内型面进行半精加工并预留有第一加工余量；

步骤S32：对所述成型加工坯料(11)的外型面进行半精加工并预留有第二加工余量；

步骤S33：对所述成型加工坯料(11)的内型面的所述第一加工余量进行精加工；

步骤S34：对所述成型加工坯料(11)的外型面的所述第二加工余量进行精加工；

步骤S35：对所述第二阶梯端面(13)进行加工以形成气膜槽。