CN105397108A - 一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法,属于机械加工技术领域。按照以下步骤进行：(1)保证零件漏出长度≥1/2整个零件宽度，车加工零件第一面外侧型面，即零件第一面外侧的1/2部分型面；(2)车加工零件第一面内侧型面，注意接刀和型面转接平滑；(3)车加工零件第二面外侧型面，即零件第一面外侧的约1/3部分型面；(4)在内外侧严办同时压紧状态下完成零件第二面中间部分型面车加工；(5)完成第二面剩余部分型面的加工，注意接刀和型面转接平滑，完成整个加工过程。本发明有效地解决了高精度、新结构、精密复杂型面薄壁封严档片车削加工技术瓶颈，对新一代发动机制造技术水平的提升，具有深远的意义。

Description

一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法。
背景技术
在机械加工技术中，特别是在航空发动机、燃气轮机涡轮转子零件加工制造中，大直径精密复杂型面薄片零件的加工一直是薄壁环形件加工的技术关键，此类技术一直备受关注。
随着发动机推重比和性能的不断提高，航空发动机、燃气轮机涡轮转子零件的结构也发生了极大地变化，航空发动机精密复杂型面薄壁封严档片的加工，由于零件型面要求复杂，无法在平面磨床上加工，壁厚只有1mm左右，形位公差及尺寸公差仅有0.02，大直径精密复杂型面薄片零件车加工难以装夹，极易发生变形，无法满足形位公差及尺寸公差精度的要求。
新一代航空发动机对加工精度和制造技术水平提出了严格的要求，高精度、新结构、精密复杂型面薄壁封严档片车削加工技术已经成为一个亟待解决的技术难题，急需发明一种针对大直径精密复杂型面薄片零件车加工的新工艺方案和专用夹具，满足新一代航空发动机设计要求。
发明内容
本发明目的是提供一种大直径精密复杂型面薄片零件加工，特别是涉及一种无法实现磨削加工薄片零件的车削加工方法及其专用夹具，具有简单易实现，加工质量稳定的优点，尤其适合批量生产。此类结构的零件在国内尚属首次研制加工，没有任何加工经验借鉴。
一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法，采用立式数控车床和专用双组可调节多压板车床夹具，按照以下步骤进行：
(1)将夹具装夹在机床工作台上，找正夹具，将零件毛坯装入夹具底座内并找正零件；调整内侧压板位置和伸长量，保证零件漏出长度≥1/2整个零件宽度，用内侧一组压板压紧零件，车加工零件第一面外侧型面，即零件第一面外侧的1/2部分型面；
(2)用夹具上外侧一组压板压紧零件第一面外侧部分型面，松开夹具上内侧一组压板，车加工零件第一面内侧型面，注意接刀和型面转接平滑；
(3)车加工零件第二面，松开压板反转零件，将零件找正；由于第二面型面复杂，需要倒三次压板；调整内侧压板位置和伸长量，保证零件漏出长度大于将要加工外侧型面宽度1-2mm，用内侧一组压板压紧零件，车加工零件第二面外侧型面，即零件第一面外侧的约1/3部分型面；
(4)用夹具上外侧一组压板压紧零件第二面外侧部分型面，松开夹具上内侧一组压板，调整内侧一组压板伸长量，使两组压板之间宽度大于将要加工零件第二面中间部分型面宽度2mm，再次压紧内侧一组压板，并使零件为之保持一致，在内外侧严办同时压紧状态下完成零件第二面中间部分型面车加工，注意接刀和型面转接平滑；
(5)松开夹具上外侧一组压板，调整压板伸长量，压紧零件第二面已车加工后部分型面，松开夹具上内侧一组压板，，并使零件为之保持一致，完成第二面剩余部分型面的加工，注意接刀和型面转接平滑，完成整个加工过程。
所述零件第一面外侧部分型面为第一面外侧型面车加工后的部分
所述零件第一面内侧型面为第一面剩余部分。
所述零件第二面外侧部分型面为第二面外侧型面车加工后的部分。
所述双组可调节多压板车床夹具，由底座、内外两组压板及固定螺栓构成；内外两组压板均匀分布于底座的内圆和外圆半径上，每组压板数量为16个；压板通过固定连接的螺栓和垫圈连接在与工件尺寸相适合的底座的内圆和外圆半径上，每个压板上具有一处长条形调节槽，用来调正压板在底座上伸长量，实现压板压紧在工件的不同部位，底座上装有4个吊环，便于夹具的搬运与吊装。
通过组合使用两组压板在底座上的位置及可调节压板的伸出长度，有效解决薄片类零件在加工中因翘曲变形导致零件超差问题。
本发明解决了新一代航空发动机大直径精密复杂型面薄壁封严档片无法磨削加工的技术难题。由于零件型面要求复杂，无法在平面磨床上加工，壁厚只有1mm左右，形位公差及尺寸公差仅有0.02，大直径精密复杂型面薄片零件车加工难以装夹，极易发生变形，无法满足形位公差及尺寸公差精度的要求。本发明采用数控立式车床进行加工，分粗、精两个工步进行，可以有效减少薄片类零件的加工变形，可靠地保证了尺寸精度和技术要求。在去余量时，采用分段切削的加工方法，不但减少加工应力，控制零件变形，并可以实现自动断屑，有利于排屑和断屑。在数控程序的编制上，结合零件特点，按零件的理论型面编制程序，在型面接刀部位采用切向切入切出的方式，使得切入切出平稳过渡，并通过在计算机上模拟，检查、排除刀具于零件的干涉情况。
本发明提供了一种大直径精密复杂型面薄片零件加工，特别是涉及一种无法实现磨削加工薄片零件的车削加工方法及其专用夹具，具有简单易实现，加工质量稳定的优点，保证了零件设计要求。对新一代发动机制造技术水平的提升，具有深远的意义。
本发明有效地解决了高精度、新结构、精密复杂型面薄壁封严档片车削加工技术瓶颈，更可适用于系列产品上，扩大使用需求，对新一代发动机制造技术水平的提升，具有深远的意义，创造出巨大的经济效益和军事效益。
附图说明
图1是本发明专用夹具主视图；
图2是本发明专用夹具俯视图；
其中：1螺栓，2垫圈，3压板，4工件，5底座，6吊环；
图3是本发明实施例中零件第一面加工示意图，
图4是本发明实施例中零件第二面加工示意图；
图5是本发明实施例中零件左视图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作详细说明。
夹具结构确定，本发明提供的双组可调节多压板车床夹具如图1、图2所示，由底座5、内外两组压板3及固定螺栓1构成；内外两组压板3均匀分布于底座1的内圆和外圆半径上，每组压板3数量为16个；压板3通过固定连接的螺栓1和垫圈2连接在与工件4尺寸相适合的底座的内圆和外圆半径上，每个压板上具有一处长条形调节槽，用来调正压板在底座上伸长量，实现压板压紧在工件4的不同部位，底座上装有4个吊环6，便于夹具的搬运与吊装。
通过组合使用两组压板在底座上的位置及可调节压板的伸出长度，有效解决薄片类零件在加工中因翘曲变形导致零件超差问题。
实施例1
在航空发动机精密复杂型面薄壁封严档片加工中，由于该零件是一种无法实现磨削加工薄片零件，本发明采用机床模拟走刀轨迹，检查夹具与零件是否干涉，根据所编制的数控加工程序、选定的车床夹具、切削参数，按照加工步骤逐项进行：
首先将夹具装夹在机床工作台上，找正夹具，将零件毛坯装入夹具底座内并找正零件。调整内侧压板位置和伸长量，保证零件漏出长度≥1/2整个零件宽度，用内侧一组压板压紧零件，车加工零件第一面外侧型面，即零件第一面外侧的1/2部分型面；然后用夹具上外侧一组压板压紧零件第一面外侧部分型面(车加工后的部分)，松开夹具上内侧一组压板，车加工零件第一面内侧型面(第一面剩余部分)，注意接刀和型面转接平滑；
车加工零件第二面，松开压板反转零件，将零件找正。由于第二面型面复杂，需要倒三次压板。调整内侧压板位置和伸长量，保证零件漏出长度大于将要加工外侧型面宽度1-2mm，用内侧一组压板压紧零件，车加工零件第二面外侧型面，即零件第一面外侧的约1/3部分型面；用夹具上外侧一组压板压紧零件第二面外侧部分型面(车加工后的部分)，松开夹具上内侧一组压板，调整内侧一组压板伸长量，使两组压板之间宽度大于将要加工零件第二面中间部分型面宽度2mm，再次压紧内侧一组压板，并使零件为之保持一致，在内外侧严办同时压紧状态下完成零件第二面中间部分型面车加工，注意接刀和型面转接平滑；
最后，松开夹具上外侧一组压板，调整压板伸长量，压紧零件第二面已车加工后部分型面，松开夹具上内侧一组压板，并使零件为之保持一致，完成第二面剩余部分型面的加工，注意接刀和型面转接平滑，完成整个加工过程。
零件第一面加工示意图如图3所示，零件第二面加工示意图如图4所示，实施例中零件左视图如图5所示。
经检测：完成加工后对工件自由状态下检测(自夹具上卸下非限位状态)，两处难以加工保证尺寸及分别在1.98-1.99和1.18-1.19范围内，满足图纸要求，其余型面尺寸和表面粗糙度均符合图纸要求。

Claims (5)

1.一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法，其特征在于采用立式数控车床和专用双组可调节多压板车床夹具，按照以下步骤进行：
(1)将夹具装夹在机床工作台上，找正夹具，将零件毛坯装入夹具底座内并找正零件；调整内侧压板位置和伸长量，保证零件漏出长度≥1/2整个零件宽度，用内侧一组压板压紧零件，车加工零件第一面外侧型面，即零件第一面外侧的1/2部分型面；
(2)用夹具上外侧一组压板压紧零件第一面外侧部分型面，松开夹具上内侧一组压板，车加工零件第一面内侧型面，注意接刀和型面转接平滑；
(3)车加工零件第二面，松开压板反转零件，将零件找正；由于第二面型面复杂，需要倒三次压板；调整内侧压板位置和伸长量，保证零件漏出长度大于将要加工外侧型面宽度1-2mm，用内侧一组压板压紧零件，车加工零件第二面外侧型面，即零件第一面外侧的约1/3部分型面；
(4)用夹具上外侧一组压板压紧零件第二面外侧部分型面，松开夹具上内侧一组压板，调整内侧一组压板伸长量，使两组压板之间宽度大于将要加工零件第二面中间部分型面宽度2mm，再次压紧内侧一组压板，并使零件为之保持一致，在内外侧严办同时压紧状态下完成零件第二面中间部分型面车加工，注意接刀和型面转接平滑；
(5)松开夹具上外侧一组压板，调整压板伸长量，压紧零件第二面已车加工后部分型面，松开夹具上内侧一组压板，，并使零件为之保持一致，完成第二面剩余部分型面的加工，注意接刀和型面转接平滑，完成整个加工过程。
2.按照权利1所述的一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法，其特征在于所述零件第一面外侧部分型面为第一面外侧型面车加工后的部分。
3.按照权利1所述的一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法，其特征在于所述零件第一面内侧型面为第一面剩余部分。
4.按照权利1所述的一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法，其特征在于所述零件第二面外侧部分型面为第二面外侧型面车加工后的部分。
5.按照权利1所述的一种大直径精密复杂型面薄片零件车加工的工艺方法，其特征在于所述双组可调节多压板车床夹具，由底座、内外两组压板及固定螺栓构成；内外两组压板均匀分布于底座的内圆和外圆半径上，每组压板数量为16个；压板通过固定连接的螺栓和垫圈连接在与工件尺寸相适合的底座的内圆和外圆半径上，每个压板上具有一处长条形调节槽，用来调正压板在底座上伸长量，实现压板压紧在工件的不同部位，底座上装有4个吊环，便于夹具的搬运与吊装。
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