CN104191185A - 一种无通孔微型涡轮的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无通孔微型涡轮的加工工艺，首先在毛坯的一个端面加工一个工艺凸台，然后在工艺凸台的帮助下，按照图纸精加工毛坯的两个端面，得到叶片部分和毂的凹槽形成具有圆弧面的微型涡轮端面，以及具有叶片部分、毂的凹槽结构、凸台、沉孔和螺纹的另一个端面；然后按照需要加工的微型涡轮的尺寸，制作一个工装，利用工装去除工艺凸台按照微型涡轮的图纸要求，精加工去除工艺凸台后的端面的加工，形成最终结构。本发明对比已有技术具有以下优越性：采用通用工装和简单的自制工装即可实现无通孔微型叶轮装夹定位，同时，避免破坏零件结构的完整性；工艺方法简便可靠，加工成本低廉，便于推广使用。

Description

一种无通孔微型涡轮的加工工艺
技术领域
本发明属于工件加工技术领域，具体涉及一种无通孔微型涡轮的加工工艺。
背景技术
微型涡轮属于高精度的零件，其加工过程需要高精度机床和复杂工装，加工成本比较大；无通孔微型涡轮加工涡轮叶片时，常用卡盘和芯轴实现其定位和夹紧，即，微型涡轮的两个端面加工完成后，将涡轮中心钻一个轴向的通孔，卡盘夹持一端具有螺纹的芯轴，然后，将芯轴穿过涡轮的通孔，依靠螺母和芯轴一端的螺纹的拧紧力，将涡轮压紧在卡盘上；这种方法其实是有通孔结构的微型涡轮的加工方法，针对无通孔微型涡轮，这种方法破坏了零件结构的完整性。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无通孔微型涡轮的加工工艺，避免破坏零件结构，应用机床自带夹具和简单的自制工装解决无通孔微型涡轮的装夹和加工困难问题。
技术方案
一种无通孔微型涡轮的加工工艺，其特征在于步骤如下：
步骤1：卡盘装夹毛坯，将毛坯的一个端面A的圆弧面结构铣削成工艺凸台1，其直径和长度保证所用机床夹具能够有效装夹；除了工艺凸台1外，按照微型涡轮的图纸要求，精加工端面A的叶片部分和毂的凹槽形成具有圆弧面的微型涡轮端面最终结构；
步骤2：卡盘装夹步骤1加工的工艺凸台，按照微型涡轮的图纸要求，精加工微型涡轮另一端面B的的叶片部分、毂的凹槽结构、凸台、沉孔和螺纹，形成最终结构；
步骤3：加工工装，在一个与需要加工的无通孔微型涡轮的直径相吻合的圆盘，圆盘上设有与微型涡轮B端面的毂的凹槽形成配合的圆弧突起，其尺寸根据微型涡轮B端面的毂的凹槽的尺寸相对应；圆盘中心设有与微型涡轮固定的螺纹5；
步骤4：卡盘装夹工装，将加工的微型涡轮B端面的螺纹结构与工装的螺纹结构相连接，铣除步骤1中的工艺凸台，按照图纸中微型涡轮A端面圆弧结构的尺寸要求，完成精加工，形成最终结构。
有益效果
本发明提出的一种无通孔微型涡轮的加工工艺，首先在毛坯的一个端面加工一个工艺凸台，然后在工艺凸台的帮助下，按照图纸精加工毛坯的两个端面，得到叶片部分和毂的凹槽形成具有圆弧面的微型涡轮端面，以及具有叶片部分、毂的凹槽结构、凸台、沉孔和螺纹的另一个端面；然后按照需要加工的微型涡轮的尺寸，制作一个工装，利用工装去除工艺凸台按照微型涡轮的图纸要求，精加工去除工艺凸台后的端面的加工，形成最终结构。
本发明对比已有技术具有以下优越性：
1、采用通用工装和简单的自制工装即可实现无通孔微型叶轮装夹定位，同时，避免破坏零件结构的完整性；
2、工艺方法简便可靠，加工成本低廉，便于推广使用。
附图说明
图1是本发明流程图；
图2是带工艺凸台的微型涡轮示意图；
图3是工装结构示意图；
图4是微型涡轮与工装配合示意图；
图5是微型涡轮结构示意图。
图中：1.工艺凸台；A.微型涡轮具有圆弧面的端面；2.微型涡轮B端面的毂的凹槽；3.微型涡轮的沉孔和螺纹；B.微型涡轮具有螺纹孔的端面；4.工装的圆弧突起；5.工装的螺纹；6.圆弧面结构。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本实施例以某种无通孔微型涡轮加工为例，具体步骤如下：
1.铣削微型涡轮A端面形成工艺凸台
将毛坯装夹在五轴数控机床上，夹具使用结构简单的卡盘即可。
1)粗加工微型涡轮A端面主轴转速设置为12000r/min，切深为0.5mm，路径间距为3.9mm，进给速度为0.6m/min，余量为0.2mm，用平底刀粗加工微型涡轮A端面，将圆弧面结构加工成工艺凸台的形式，便于卡盘的装夹，所述工艺凸台的直径为10mm；
2)精加工微型涡轮A端面叶片部分主轴转速为16000r/min，切深为0.1mm，为了保证表面粗糙度和光洁度，路径间距为0.25mm，进给速度0.4m/min，用平底刀对叶片部分进行精加工；
3)精加工微型涡轮A端面凹槽部分主轴转速为16000r/min，切深为0.1mm，为了保证表面粗糙度和光洁度，路径间距为0.1mm，进给速度0.4m/min，用球头刀对凹槽部分进行精加工，注意球头刀半径小于凹槽的圆角半径。
2.装夹工艺凸台铣削微型涡轮B端面
将所述步骤1中加工毛坯装夹到五轴数控机床上，装夹位置为所述步骤1中的工艺凸台，夹具使用结构简单的卡盘即可。
1)粗加工微型涡轮B端面主轴转速设置为12000r/min，切深为0.5mm，路径间距为3.9mm，进给速度为0.6m/min，余量为0.2mm，用平底刀粗加工微型涡轮B端面；
2)精加工微型涡轮B端面叶片部分主轴转速为16000r/min，切深为0.1mm，为了保证表面粗糙度和光洁度，路径间距为0.25mm，进给速度0.4m/min，用平底刀对叶片部分进行精加工；
3)精加工微型涡轮B端面凹槽部分主轴转速为16000r/min，切深为0.1mm，为了保证表面粗糙度和光洁度，路径间距为0.1mm，进给速度0.4m/min，用球头刀对凹槽部分进行精加工，注意球头刀半径小于凹槽的圆角半径；
4)铣削螺纹底孔和螺纹主轴转速设置为12000r/min，切深为0.5mm，进给速度为0.3m/min，加工深度为9.5mm，用平底刀铣削螺纹底孔；主轴转速设置为12000r/min，进给速度为0.3m/min，加工深度为8mm，用螺纹铣刀加工螺纹。
3.装夹工艺凸台铣削微型涡轮叶片
将所述步骤1中加工毛坯装夹到五轴数控机床上，装夹位置为所述步骤1中的工艺凸台，夹具使用结构简单的卡盘即可。
1)流道开槽加工主轴转速设置为18000r/min，将路径重叠率锁定为50％，进给速度为0.8m/min，余量为0.2mm，用球头刀粗加工微型涡轮叶片；
2)叶片半精加工主轴转速设置为20000r/min，将路径重叠率锁定为95％，进给速度为0.6m/min，余量为0.1mm，用球头刀半精加工微型涡轮叶片，注意球头刀半径保证能够加工出叶片根部圆角；
3)叶片精加工主轴转速设置为20000r/min，将路径重叠率锁定为95％，进给速度为0.6m/min，用球头刀精加工微型涡轮叶片，注意球头刀半径保证能够加工出叶片根部圆角；
4)流道半精加工主轴转速设置为20000r/min，路径间距设为0.1mm，进给速度为0.6m/min，余量为0.1mm，用球头刀半精加工微型涡轮叶片流道，注意球头刀半径保证能够加工出流道圆角；
5)流道精加工主轴转速设置为20000r/min，路径间距设为0.08mm，进给速度为0.4m/min，用球头刀精加工微型涡轮叶片流道，注意球头刀半径保证能够加工出流道圆角；
4.装夹工装铣削微型涡轮A端面圆弧面结构
加工工装，在一个与需要加工的无通孔微型涡轮的直径相吻合的圆盘，圆盘上设有与微型涡轮B端面的毂的凹槽形成配合的圆弧突起，其尺寸根据微型涡轮B端面的毂的凹槽的尺寸相对应；圆盘中心设有与微型涡轮固定的螺纹5；
将工装装夹到五轴数控机床上，夹具使用结构简单的卡盘即可。所述工装的尺寸结构可以与微型涡轮B端面的凹槽结构、凸台结构进行配合，并且可以通过螺纹实现可拆连接。
1)粗加工微型涡轮A端面圆弧面主轴转速设置为12000r/min，切深为0.5mm，路径间距为3.9mm，进给速度为0.6m/min，余量为0.2mm，用平底刀粗加工微型涡轮A端面圆弧面；
2)精加工微型涡轮A端面圆弧面主轴转速设置为16000r/min，切深为0.1mm，为了保证表面粗糙度和光洁度，路径间距为0.25mm，进给速度0.4m/min，用球头刀对微型涡轮A端面圆弧面进行精加工。
本自制工装的目的是通过工装的螺纹结构和微型涡轮的螺纹结构的螺纹链接，为铣除所述步骤1)中的工艺凸台的加工过程提供有效的装夹位置。其结构的主要部分有：a.工装的圆弧突起，起作用是与微型涡轮B端面的毂的凹槽形成配合，为加工提供定位，其尺寸根据微型涡轮B端面的毂的凹槽的尺寸相对应，使二者能够配合起来；b.工装螺纹结构，其作用是与微型涡轮的螺纹结构拧紧，使二者链接起来，其规格与微型涡轮的螺纹结构的规格相同，其长度能够保证工装与微型涡轮能够有效拧紧即可。

Claims (1)

1.一种无通孔微型涡轮的加工工艺，其特征在于步骤如下：
步骤1：卡盘装夹毛坯，将毛坯的一个端面A的圆弧面结构铣削成工艺凸台，其直径和长度保证所用机床夹具能够有效装夹；除了工艺凸台外，按照微型涡轮的图纸要求，精加工端面A的叶片部分和毂的凹槽形成微型涡轮具有圆弧面的端面的最终结构；
步骤2：卡盘装夹步骤1加工的工艺凸台，按照微型涡轮的图纸要求，精加工微型涡轮另一端面B的的叶片部分、毂的凹槽结构、凸台、沉孔和螺纹，形成最终结构；
步骤3：加工工装，在一个与需要加工的无通孔微型涡轮的直径相吻合的圆盘，圆盘上设有与微型涡轮B端面的毂的凹槽形成配合的圆弧突起，其尺寸根据微型涡轮B端面的毂的凹槽的尺寸相对应；圆盘中心设有与微型涡轮固定的螺纹；
步骤4：卡盘装夹工装，将加工的微型涡轮B端面的螺纹结构与工装的螺纹结构相连接，铣除步骤1中的工艺凸台，按照图纸中微型涡轮B端面圆弧结构的尺寸要求，完成精加工，形成最终结构。
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