CN105382314A - 喷嘴加工方法和装置 - Google Patents

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徐舟
宁雄
杨建辉
郑学著
黄袖清
龚环球
万坤
黄强飞
赵强
陈艳芳
石峰
奚刚
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Abstract

本发明公开了一种喷嘴加工方法和装置，该喷嘴加工方法包括：获取待加工喷嘴的工艺加工参数要求；根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选定与工艺加工参数要求相适配的铣刀；同时旋转待加工喷嘴和铣刀，按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。本发明用铣刀代替镗刀加工航空发动机精密喷嘴，采用刀具与工件同时旋转的方法加工，提高了加工位置的线速度，在提高了加工效率的同时，也提高了表面质量；铣刀的整体刚性强于镗刀，从而减少了刀具在加工过程中打刀的问题，保证了产品质量；按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工，提高生产效率。

Description

喷嘴加工方法和装置
技术领域
本发明涉及航空发动机的喷嘴加工领域，特别地，涉及一种喷嘴加工方法和装置。
背景技术
航空发动机精密喷嘴目前采用车削方法进行加工，如图1所示，加工的刀具为小孔镗刀100，加工时，零件200旋转，小孔镗刀100不旋转。加工用的小孔镗刀100尺寸不能超过0.25mm，是单刃的，且加工前还要磨制前角和后角。另外，小孔镗刀10刚性差，容易打刀，加工效率低，质量不稳定。
因此，小孔镗刀对喷嘴加工时出现的容易打刀、质量不稳定和效率低的现象，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种喷嘴加工方法和装置，以解决小孔镗刀对喷嘴加工时出现的容易打刀、质量不稳定和效率低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一方面，本发明提供一种喷嘴加工方法，包括：
获取待加工喷嘴的工艺加工参数要求；
根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选定与工艺加工参数要求相适配的铣刀；
同时驱动待加工喷嘴和铣刀绕自身轴心360度旋转，按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
进一步地，待加工喷嘴的工艺加工参数要求包括加工尺寸要求、尺寸公差要求、圆度要求、粗糙度要求和流量性能要求。
进一步地，根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选用与工艺加工参数要求相适配的铣刀的步骤包括：
根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选用与加工尺寸要求相适配的铣刀。
进一步地，将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的步骤包括：
利用铣刀的侧刃以设定的铣刀夹角和走刀路径对待加工喷嘴的锥面进行切削。
进一步地，同时旋转待加工喷嘴和铣刀，按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的步骤包括：
获取铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的加工情况；
根据加工情况，实时调整铣刀切削时的切削深度，以采取适配的切削深度对待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
根据本发明的另一方面，还提供了一种喷嘴加工装置，应用于数控机床中，包括：
获取模块，用于获取待加工喷嘴的工艺加工参数要求；
选定模块，用于根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选定与工艺加工参数要求相适配的铣刀；
加工模块，用于同时驱动待加工喷嘴和铣刀绕自身轴心360度旋转，按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
进一步地，选定模块还用于根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选用与加工尺寸要求相适配的铣刀。
进一步地，加工模块还用于利用铣刀的侧刃以设定的铣刀夹角和走刀路径对待加工喷嘴的锥面进行切削。
进一步地，加工模块包括：
获取单元，用于获取铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的加工情况；
加工单元，用于根据加工情况，实时调整铣刀切削时的切削深度，以采取适配的切削深度对待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
进一步地，加工单元还用于若识别到加工时出现铣刀震刀的情况时，则减小每层切削深度和切深递减量；若切削深度平稳时，则适当增加每层切削深度和切深递减量，以确定适配的切削深度对待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
本发明具有以下有益效果：
(1)、用铣刀代替镗刀加工航空发动机精密喷嘴，采用刀具与工件同时旋转的方法加工，提高了加工位置的线速度，在提高了加工效率的同时，也提高了表面质量。
(2)、铣刀的整体刚性强于镗刀，从而减少了刀具在加工过程中打刀的问题，保证了产品质量。
(3)、按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工，提高生产效率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
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是现有技术中采用镗刀加工喷嘴的加工示意图；
图2是本发明喷嘴加工方法优选实施例的流程示意图；
图3是本发明采用铣刀加工喷嘴的加工示意图；
图4是本发明采用铣刀加工喷嘴的加工走刀路径示意图；
图5是图2中同时驱动待加工喷嘴和铣刀绕自身轴心360度旋转，按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的步骤的细化流程示意图；
图6是本发明喷嘴加工装置优选实施例的功能模块示意图；
图7是图6中加工模块的功能模块示意图；
图8是航空发动机一喷嘴的加工结构示意图；以及
图9是图8中A处的局部放大示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种喷嘴加工方法，包括：
步骤S100、获取待加工喷嘴的工艺加工参数要求。
数控机床获取待加工喷嘴的工艺加工参数要求，该待加工喷嘴的工艺加工参数要求包括加工尺寸要求、尺寸公差要求、圆度要求、粗糙度要求和流量性能要求。具体的获取的方式可通过人机界面中录入的配置参数获取，也可以通过数控程序中编入的数据中获取。
步骤S200、根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选定与工艺加工参数要求相适配的铣刀。
数控机床根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选定与加工尺寸要求相适配的小直径的球头铣刀。
步骤S300、同时驱动待加工喷嘴和铣刀绕自身轴心360度旋转，按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
如图3所示，数控机床同时驱动待加工喷嘴和铣刀绕自身轴心360度旋转，按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀300沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。例如，如图4所示，利用铣刀300的侧刃以设定的铣刀夹角和走刀路径对待加工喷嘴的锥面进行切削。
本实施例提出的喷嘴加工方法，用铣刀代替车刀加工航空发动机精密喷嘴，采用刀具与工件同时旋转的方法加工，提高了加工位置的线速度，在提高了加工效率的同时，也提高了表面质量；铣刀的整体刚性要强于镗刀，减少了刀具在加工过程中打刀的问题，保证了产品质量；按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工，提高生产效率。
进一步地，如图所示，本发明提供的喷嘴加工方法，在第一实施例的基础上，步骤S300包括：
步骤S310、获取铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的加工情况。
数控机床获取铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的加工情况，例如，待加工喷嘴的锥面进行仿形加工时采用设定的切削深度进行切削加工时的效果情况。
步骤S320、根据加工情况，实时调整铣刀切削时的切削深度，以采取适配的切削深度对待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
数控机床根据待加工喷嘴的锥面进行仿形加工时采用设定的切削深度进行切削加工时的效果情况，实时调整铣刀切削时的切削深度，以采取适配的切削深度对待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。若识别到加工时出现铣刀震刀的情况时，则减小每层切削深度和切深递减量；若切削深度平稳时，则适当增加每层切削深度和切深递减量，以确定适配的切削深度对待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
本实施例提出的喷嘴加工方法，根据不同系统和结构的车削中飞编制宏程序完成加工，通过优化切削参数，达到最佳的加工效果。
具体地，如图所示，本发明还提供了一种喷嘴加工装置，应用于数控机床中，包括：
获取模块10，用于获取待加工喷嘴的工艺加工参数要求；
选定模块20，用于根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选定与工艺加工参数要求相适配的铣刀；
加工模块30，用于同时驱动待加工喷嘴和铣刀绕自身轴心360度旋转，按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
数控机床的获取模块10获取待加工喷嘴的工艺加工参数要求，该待加工喷嘴的工艺加工参数要求包括加工尺寸要求、尺寸公差要求、圆度要求、粗糙度要求和流量性能要求。具体的获取的方式可通过人机界面中录入的配置参数获取，也可以通过数控程序中编入的数据中获取。
数控机床的选定模块20根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选定与加工尺寸要求相适配的小直径的球头铣刀。
数控机床的加工模块30数控机床同时驱动待加工喷嘴和铣刀绕自身轴心360度旋转，按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。例如，利用铣刀的侧刃以设定的铣刀夹角和走刀路径对待加工喷嘴的锥面进行切削。
本实施例提出的喷嘴加工装置，用铣刀代替车刀加工航空发动机精密喷嘴，采用刀具与工件同时旋转的方法加工，提高了加工位置的线速度，在提高了加工效率的同时，也提高了表面质量；铣刀的整体刚性要强于镗刀，减少了刀具在加工过程中打刀的问题，保证了产品质量；按照待加工喷嘴的工艺加工参数要求将铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工，提高生产效率。
进一步地，参见图，本实施例提供的喷嘴加工装置，加工模块30包括：
获取单元31，用于获取铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的加工情况；
加工单元32，用于根据加工情况，实时调整铣刀切削时的切削深度，以采取适配的切削深度对待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
数控机床的获取单元31获取铣刀沿着待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的加工情况，例如，待加工喷嘴的锥面进行仿形加工时采用设定的切削深度进行切削加工时的效果情况。
数控机床的加工单元32根据待加工喷嘴的锥面进行仿形加工时采用设定的切削深度进行切削加工时的效果情况，实时调整铣刀切削时的切削深度，以采取适配的切削深度对待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。若识别到加工时出现铣刀震刀的情况时，则减小每层切削深度和切深递减量；若切削深度平稳时，则适当增加每层切削深度和切深递减量，以确定适配的切削深度对待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
本实施例提出的喷嘴加工装置，根据不同系统和结构的车削中飞编制宏程序完成加工，通过优化切削参数，达到最佳的加工效果。
下面以具体的实施例，如图8和图9所示，对航空发动机一喷嘴加工过程进行详细说明：
(1)、分析零件图纸，确定加工刀具方案。加工的铣刀300不能与零件200发生干涉。
(2)、采用宏程序编制数控程序，通过机床自定义变量和数学运算公式，实现喷嘴型面仿形加工。
程序示例：
#1＝38.5(斜线角度)；
#2＝15.(刀具轴线与斜线夹角)；
#3＝0.504(斜线起始点径向半径)；
#4＝0.(斜线起始点轴向零面)；
#5＝0.3(斜线起始点距零件出口轴向长度)；
#6＝0.1(刀具半径)；
#7＝-0.496(R0.2转接半径圆心轴向长度)；
#8＝0.365(R0.2转接半径圆心半径长度)；
#9＝0.2(R0.2转接半径)；
#10＝38.5(R0.2弧长夹角)；
#11＝51.5(B轴初始摆角)；
#12＝0.641(直孔直线段长度)；
#13＝0.01(角度变量)；
#14＝0.(编程零点轴向变化)；
#15＝0.(B轴变化量)；
G0Z[#3-#6*SIN[#1-#2]-#6*COS[#1]+#5*TAN[#1]]；
X[#4-#6*COS[#1-#2]+#6*SIN[#1]+#5+#14]B[#11+#2]；
WHILE[#10GE0]DO1；
#16＝#10-#2
IF[#10LE#2]THEN#16＝0.
#17＝#11+#2+#15
IF[#17GE90.]THEN#17＝90.
G1Z[#8-[#6+#9]*COS[#10]-#6*SIN[#16]]X[#7+[#6+#9]*SIN[#10]-#6*COS[#16]+#14]B[#17]
#15＝#15+#13
#10＝#10-#13
END1
G1X[#7+[#6+#9]*SIN[#10]-#6*COS[#16]+#12+#14]B90.
Z0.
G0X100.
(3)在机床上试加工，由于每种喷嘴的刚性和加工材料不一样，需根据试加工情况调整切削深度。当加工时出现震刀的情况时，减小每层切深和切深递减量。当切削较平稳时，适当的增加切削深度和切深递减量，以获得最优的加工程序。
以上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)

1.一种喷嘴加工方法，其特征在于，包括：
获取待加工喷嘴的工艺加工参数要求；
根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选定与所述工艺加工参数要求相适配的铣刀；
同时驱动所述待加工喷嘴和所述铣刀绕自身轴心360度旋转，按照所述待加工喷嘴的工艺加工参数要求将所述铣刀沿着所述待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
2.根据权利要求1所述的喷嘴加工方法，其特征在于，
所述待加工喷嘴的工艺加工参数要求包括加工尺寸要求、尺寸公差要求、圆度要求、粗糙度要求和流量性能要求。
3.根据权利要求2所述的喷嘴加工方法，其特征在于，
所述根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选用与所述工艺加工参数要求相适配的铣刀的步骤包括：
根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选用与加工尺寸要求相适配的铣刀选用与所述加工尺寸要求相适配的铣刀。
4.根据权利要求3所述的喷嘴加工方法，其特征在于，
所述将所述铣刀沿着所述待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的步骤包括：
利用所述铣刀的侧刃以设定的铣刀夹角和走刀路径对所述待加工喷嘴的锥面进行切削。
5.根据权利要求1或4任一项所述的喷嘴加工方法，其特征在于，
所述同时驱动所述待加工喷嘴和所述铣刀绕自身轴心360度旋转，按照所述待加工喷嘴的工艺加工参数要求将所述铣刀沿着所述待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的步骤包括：
获取所述铣刀沿着所述待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的加工情况；
根据所述加工情况，实时调整所述铣刀切削时的切削深度，以采取适配的切削深度对所述待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
6.一种喷嘴加工装置，应用于数控机床中，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待加工喷嘴的工艺加工参数要求；
选定模块，用于根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选定与所述工艺加工参数要求相适配的铣刀；
加工模块，用于同时驱动所述待加工喷嘴和所述铣刀绕自身轴心360度旋转，按照所述待加工喷嘴的工艺加工参数要求将所述铣刀沿着所述待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
7.根据权利要求6所述的喷嘴加工装置，其特征在于，
所述选定模块还用于根据获取的待加工喷嘴的工艺加工参数要求，选用与加工尺寸要求相适配的铣刀。
8.根据权利要求7所述的喷嘴加工装置，其特征在于，
所述加工模块还用于利用所述铣刀的侧刃以设定的铣刀夹角和走刀路径对所述待加工喷嘴的锥面进行切削。
9.根据权利要求8所述的喷嘴加工装置，其特征在于，
所述加工模块包括：
获取单元，用于获取所述铣刀沿着所述待加工喷嘴的锥面进行仿形加工的加工情况；
加工单元，用于根据所述加工情况，实时调整所述铣刀切削时的切削深度，以采取适配的切削深度对所述待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
10.根据权利要求9所述的喷嘴加工装置，其特征在于，
所述加工单元还用于若识别到加工时出现所述铣刀震刀的情况时，则减小每层切削深度和切深递减量；若切削深度平稳时，则适当增加每层切削深度和切深递减量，以确定适配的切削深度对所述待加工喷嘴的锥面进行仿形加工。
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