CN105252233B - 一种航空发动机高温合金配重叶片加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空发动机高温合金配重叶片加工方法，该加工方法包括以下步骤：1)线切割叶根榫槽：采用线切割加工方式去除配重叶片毛坯的榫槽部分绝大部分余量；2)铣削加工叶根及叶型：将经过线切割去除榫槽余量后的毛坯叶根朝上竖直装夹在双转台五轴联动加工中心上；然后采用端铣刀粗精加工叶根端面、内弧径向面、背弧径向面、进汽侧面和出汽侧面；采用仿形铣刀加工进汽边榫槽和出汽边榫槽，最后粗、半精、精加工叶根与叶型的转接面及叶片型面；3)线切割叶冠。上述配重叶片加工方法减少了装夹次数、工装数量及刀具种类，同时合理安排加工工序，保证加工的可靠性，既保证了加工精度，又提高了加工效率同时还降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机叶片加工技术，尤其涉及一种航空发动机高温合金配重叶片的加工方法。
背景技术
航空发动机中的配重叶片在发动机运行过程中平衡整个转动部件的重量分布，使发动机达到一个静、动态均平衡的状态。本发明中的加工对象为涡轮盘配重叶片，其必须能够在高温、高压、高转速的工况下稳定工作，故要求其能耐高温、且与传动轴的装配必须准确可靠，所以涡轮配重叶片的材料一般为高温合金且榫头区域的加工精度及表面质量要求特别高，配重叶片采用的高温合金材料的难加工性及精度的高要求加大了铣削加工的难度。
目前，加工该类型叶片的主要步骤为：夹持叶冠部分，加工叶根部分；采用叶根榫槽仿形夹具，夹持叶根，加工叶身；线切割去除叶冠余块。其缺点是：第一、叶根与叶身分两次装夹来完成加工，加工基准不统一，一致性差，加工精度难以保证且需人工重新装夹，加工效率低；第二、加工中用到两套工装，且第二步中榫槽仿形夹具精度要求高，导致工装成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航空发动机高温合金配重叶片加工方法，其在保证了加工精度的前提下，具有加工效率高、周期短和成本低的特点，以解决现有技术中航空发动机高温合金配重叶片加工过程中存在的上述问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种航空发动机高温合金配重叶片加工方法，该配重叶片由叶根和叶片型面组成，其中叶根包括：叶根端面、进汽边榫槽、出汽边榫槽、内弧径向面、背弧径向面、进汽侧面、出汽侧面及叶型与叶根的转接面，该加工方法包括以下步骤：
1)线切割叶根榫槽：采用线切割加工方式去除配重叶片毛坯的榫槽部分绝大部分余量；
2)铣削加工叶根及叶型：将经过线切割去除榫槽余量后的毛坯叶根朝上竖直装夹在双转台五轴联动加工中心上；然后采用端铣刀粗精加工叶根端面、内弧径向面、背弧径向面、进汽侧面和出汽侧面；采用仿形铣刀加工进汽边榫槽和出汽边榫槽，为保证加工精度及表面粗糙度，具体分为粗加工、半精加工及精加工；最后粗、半精、精加工叶根与叶型的转接面及叶片型面；
3)线切割叶冠：在完成叶根及叶片型面的加工后，叶冠处仍有因为装夹而留下的材料，采用线切割去除该残余材料，完成所有加工工序。
特别地，所述步骤1)中配重叶片毛坯为包络叶根及叶型的块状毛坯。
特别地，所述步骤1)中线切割剩余余量为0.5mm。
特别地，所述步骤2)的具体步骤如下：
装夹：将配重叶片毛坯的叶根朝上竖直装夹在双转台五轴联动加工中心的工作台上；
铣削加工叶根四个侧面：采用端铣刀粗精铣加工内弧径向面、背弧径向面、进汽侧面和出汽侧面，粗加工进给500mm/min，转速2000r/min；精加工进给400，转速2500r/min；
铣削加工叶根进、出汽边榫槽：叶根的榫槽为配合面，为保证加工精度及表面粗糙度，榫槽部分采用成型铣刀加工，且加工分为粗加工、半精加工及精加工三个工序，刀具直径为32mm，粗加工切宽为0.35mm，转速为500r/min，进给为200mm/min；半精加工切宽为0.1mm，转速为500r/min，进给为200mm/min；精加工切宽为0.05mm，转速为500r/min，进给为200mm/min；
铣削加工叶根与叶型的转接面及叶片型面：先采用硬质合金整体立铣刀粗加工叶型，余量为0.1mm，每刀切深0.2mm，转速为1120r/min，进给为356mm/min；然后采用球头刀精加工叶根与叶型的转接面，转速为2785r/min，进给为300mm/min；最后用密齿刀精加工叶型，转速为3580r/min，进给为450mm/min。
本发明的有益效果为，与现有技术相比航空发动机高温合金配重叶片加工方法具有如下优点：
一、步骤2)中的装夹方式使得加工精度要求较高的榫槽部分能够采用仿形铣刀加工，保证了加工精度及表面粗糙度；同时采用该装夹方式能够只需一次装夹，便完成叶根及叶型的加工，加工的一致性好，加工精度易保证；
二、减少了工装数量，降低了加工成本；
三、减少装夹次数，缩短了加工周期，提高了加工效率；
四、步骤1)及步骤3)均采用了线切割加工技术去除大部分余量，能够避开高温合金的难切削问题，节省刀具成本，同时，能够一次加工多个叶片，提高了加工效率。
附图说明
图1是本发明具体实施方式1提供的航空发动机高温合金配重叶片的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式1提供的航空发动机高温合金配重叶片毛坯的结构示意图；
图3是本发明具体实施方式1提供的航空发动机高温合金配重叶片毛坯经线切割榫槽后的结构示意图；
图4是本发明具体实施方式1提供的航空发动机高温合金配重叶片铣削加工的装夹示意图；
图5是本发明具体实施方式1提供的航空发动机高温合金配重叶片的仿形铣刀加工叶根榫槽的示意图。
图中：
1、叶根端面；2、进汽边榫槽；3、出汽边榫槽；4、内弧径向面；5、出汽侧面；6、背弧径向面；7、进汽侧面；8、转接面；9、块状毛坯；10、工作台；11、夹具；12、成型铣刀。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1至图5所示，本实施例中，一种航空发动机高温合金配重叶片加工方法，该配重叶片由叶根和叶片型面9组成，其中叶根包括：叶根端面1、进汽边榫槽2、出汽边榫槽3、内弧径向面4、出汽侧面5、背弧径向面6、进汽侧面7及叶型与叶根的转接面8；该配重叶片的毛坯为包络叶根及叶型的块状毛坯9，所述配重叶片具体的加工方法如下：
1、线切割叶根榫槽：如图3所示，采用线切割加工方式去除配重叶片榫槽部分绝大部分余量，剩余余量为0.5mm；
2、铣削加工叶根及叶型：本工序在双转台AC旋转轴五轴联动加工中心上进行，具体步骤如下：
2.1、装夹：如图4所示，将配重叶片毛坯叶根朝上竖直装夹在双转台五轴联动加工中心的工作台10上，通过夹具11进行装夹；采用该种装夹方式能够一次性完成所有特征的加工，且能够采用仿形铣刀加工叶根榫槽部分；
2.2、铣削加工叶根四个侧面：采用端铣刀粗精铣加工内弧径向面4、背弧径向面6、进汽侧面7和出汽侧面5，粗加工进给500mm/min，转速2000r/min；精加工进给400，转速2500r/min；
2.3、铣削加工叶根进出汽边榫槽：叶根的榫槽为配合面，加工精度及表面粗糙度要求极高，本实施例中的榫槽区域要求轮廓度为0.009mm，表面粗糙度要求为Ra0.4μm，为保证加工精度及表面粗糙度，榫槽部分采用成型铣刀加工，且加工分为粗加工、半精加工及精加工三个工序。如图5所示，通过成型铣刀12加工榫槽部分，刀具直径为32mm，粗加工切宽为0.35mm，转速为500r/min，进给为200mm/min；半精加工切宽为0.1mm，转速为500r/min，进给为200mm/min；精加工切宽为0.05mm，转速为500r/min，进给为200mm/min；
2.4、铣削加工叶型与叶根的转接面8及叶片型面：先采用硬质合金整体立铣刀粗加工叶型，余量为0.1mm，每刀切深0.2mm，转速为1120r/min，进给为356mm/min；然后采用球头刀精加工叶根与叶型的转接面，转速为2785r/min，进给为300mm/min；最后用密齿刀精加工叶型，转速为3580r/min，进给为450mm/min。
3、线切割叶冠：在完成叶根及叶片型面的加工后，叶冠处仍有夹具夹持部分的材料，采用线切割去除该残余材料，完成所有加工工序，本步骤可以一次完成多个叶片的加工。
上述航空发动机高温合金配重叶片加工方法通过合理选择加工设备、装夹方式及刀具，减少了装夹次数、工装数量及刀具种类，同时合理安排加工工序，保证加工的可靠性，既保证了加工精度，又提高了加工效率同时还降低了生产成本。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种航空发动机高温合金配重叶片加工方法，该配重叶片由叶根和叶片型面组成，其中叶根包括：叶根端面、进汽边榫槽、出汽边榫槽、内弧径向面、背弧径向面、进汽侧面、出汽侧面及叶型与叶根的转接面，其特征在于，该加工方法包括以下步骤：
1)线切割叶根榫槽：采用线切割加工方式去除配重叶片毛坯的榫槽部分绝大部分余量；
2)铣削加工叶根及叶型：将经过线切割去除榫槽余量后的毛坯叶根朝上竖直装夹在双转台五轴联动加工中心上；然后采用端铣刀粗精加工叶根端面、内弧径向面、背弧径向面、进汽侧面和出汽侧面；采用仿形铣刀加工进汽边榫槽和出汽边榫槽，为保证加工精度及表面粗糙度，具体分为粗加工、半精加工及精加工；最后粗、半精、精加工叶根与叶型的转接面及叶片型面；具体加工步骤如下：
装夹：将配重叶片毛坯的叶根朝上竖直装夹在双转台五轴联动加工中心的工作台上；
铣削加工叶根四个侧面：采用端铣刀粗精铣加工内弧径向面、背弧径向面、进汽侧面和出汽侧面，粗加工进给500mm/min，转速2000r/min；精加工进给400，转速2500r/min；
铣削加工叶根进、出汽边榫槽：叶根的榫槽为配合面，为保证加工精度及表面粗糙度，榫槽部分采用成型铣刀加工，且加工分为粗加工、半精加工及精加工三个工序，刀具直径为32mm，粗加工切宽为0.35mm，转速为500r/min，进给为200mm/min；半精加工切宽为0.1mm，转速为500r/min，进给为200mm/min；精加工切宽为0.05mm，转速为500r/min，进给为200mm/min；
铣削加工叶根与叶型的转接面及叶片型面：先采用硬质合金整体立铣刀粗 加工叶型，余量为0.1mm，每刀切深0.2mm，转速为1120r/min，进给为356mm/min；然后采用球头刀精加工叶根与叶型的转接面，转速为2785r/min，进给为300mm/min；最后用密齿刀精加工叶型，转速为3580r/min，进给为450mm/min;
3)线切割叶冠：在完成叶根及叶片型面的加工后，叶冠处仍有因为装夹而留下的材料，采用线切割去除该残余材料，完成所有加工工序。
2.根据权利要求1所述的航空发动机高温合金配重叶片加工方法，其特征在于，所述步骤1)中配重叶片毛坯为包络叶根及叶型的块状毛坯。
3.根据权利要求1所述的航空发动机高温合金配重叶片加工方法，其特征在于，所述步骤1)中线切割剩余余量为0.5mm。
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