CN105397425B - 航空发动机环形机匣加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空发动机环形机匣加工方法，用于去除环形机匣的安装座与喷嘴之间的余量，该方法包括：获取待加工环形机匣的工艺参数，选定与工艺参数相适配的铣刀；将待加工环形机匣固定在加工车床的回转中心，驱动环形机匣绕回转中心旋转，且铣刀分层切削待加工环形机匣的余量。采用待加工环形机匣绕回转中心旋转，且铣刀分层切削环形机匣的余量，避免了传统的铣刀往复走刀导致的加工效率低及铣刀加工路径为多次分度拟合导致加工面表面质量差的问题，其减少了走刀时间，提高了加工效率。

Description

航空发动机环形机匣加工方法
技术领域
本发明涉及机匣加工领域，特别地，涉及一种航空发动机环形机匣加工方法。
背景技术
整体高温合金环形机匣的安装座和喷嘴之间有大量的余量需要去除，如采用编程软件自动编程，加工路径是通过多次分度拟合一个圆弧面或者圆锥面。采用这种加工策略，加工出来的圆弧面实际为多边形，表面质量差。而且采用往复走刀(如图1所示)，来回走刀的次数较多，加工效率低。
发明内容
本发明提供了一种航空发动机环形机匣加工方法，以解决现有的高温合金环形机匣采用多次分度拟合的加工路径去除安装座与喷嘴之间的余量导致的表面质量差、来回走刀次数多及加工效率低的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种航空发动机环形机匣加工方法，用于去除环形机匣的安装座与喷嘴之间的余量，方法包括：
获取待加工环形机匣的工艺参数，选定与工艺参数相适配的铣刀；
将待加工环形机匣固定在加工车床的回转中心，驱动环形机匣绕回转中心旋转，且铣刀分层切削待加工环形机匣的余量。
进一步地，铣刀分层切削待加工环形机匣的余量的步骤中，
铣刀底面旋转至与加工面平行位置，且铣刀采用侧刃切削，以减少加工时施加至待加工环形机匣上的轴向力。
进一步地，铣刀分层切削待加工环形机匣的余量的步骤还包括：
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进行加工，以减少铣刀的磨损。
进一步地，铣刀分层切削待加工环形机匣的余量的步骤之前，还包括：
对固定在加工车床上的零件进行试加工，且根据试加工情况调整每层切削深度和切深递减量，并根据试加工的加工参数调整铣刀分层切削加工的加工参数。
进一步地，铣刀分层切削加工的加工参数包括：初始切削深度、切深递减量、循环次数。
进一步地，铣刀分层切削待加工环形机匣的余量的步骤还包括：
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。
进一步地，获取待加工环形机匣的工艺参数包括：待加工环形机匣加工面相邻两凸台间的距离，且铣刀刀径与距离匹配以避免加工时的干涉。
进一步地，加工车床为四轴或者五轴数控加工中心。
本发明具有以下有益效果：
本发明航空发动机环形机匣加工方法，采用待加工环形机匣绕回转中心旋转，且铣刀分层切削环形机匣的余量，避免了传统的铣刀往复走刀导致的加工效率低及铣刀加工路径为多次分度拟合导致加工面表面质量差的问题，其减少了走刀时间，提高了加工效率。
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是现有的多次分度拟合的往复走刀的加工轨迹示意图；
图2是本发明优选实施例航空发动机环形机匣加工方法的流程示意图；
图3是本发明优选实施例加工结构示意图；
图4是本发明优选实施例铣刀与加工面的配合示意图；
图5是往复铣与本实施例车铣的加工比对示意图。
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。
针对航空发动机高温合金环形机匣采用编程软件自动编程的加工方法导致的效率低，加工质量差的问题，本发明提供一种航空发动机整体高温合金环形机匣数控加工方法。本发明优选实施例的航空发动机环形机匣加工方法，用于去除环形机匣的安装座与喷嘴之间的余量，参照图2，本实施例方法包括：
步骤S100，获取待加工环形机匣的工艺参数，选定与工艺参数相适配的铣刀；
本实施例中，先分析加工零件图纸，确定加工方案。针对零件工程图纸信息，根据组成零件的各特征元素(如形状、精度、材料等)为依据，按照高质量、高效率、低成本的原则，选择合适的加工设备、有效的加工刀具，以及安全、可靠的工艺装备，确定合理的工艺参数、优化的工艺路线，从而获得最佳的加工工艺方案，最终满足零件工程图纸及相关技术文件的要求。本实施例数控加工要考虑到加工机床的选择、切削刀具选择、零件加工中的定位装夹等因素的影响。优选地，针对航空发动机环形机匣的加工，获取待加工环形机匣的工艺参数包括：待加工环形机匣加工面相邻两凸台间的距离，且铣刀刀径与距离匹配以避免加工时的干涉。
步骤S200，将待加工环形机匣固定在加工车床的回转中心，驱动环形机匣绕回转中心旋转，且铣刀分层切削待加工环形机匣的余量。
本实施例加工车床采用四轴或者五轴数控加工中心。待加工环形机匣绕加工车床的回转中心旋转，通过铣刀分层切削待加工环形机匣上安装座与喷嘴之间的余量。加工结构图如图3所示，其中，待加工环形机匣10沿图3中的箭头所示方向绕回转中心旋转，铣刀20经定位夹头在驱动轴的作用下移动以对待加工环形机匣10上的余量进行分层切削。
参照图4，本实施例铣刀20分层切削待加工环形机匣10的余量的步骤中：铣刀20底面旋转至与加工面平行位置，且铣刀采用侧刃切削，以减少加工时施加至待加工环形机匣10上的轴向力。图5给出了往复铣与本实施例车铣的加工对比示意图，如图5中左图所示，往复铣的刀具接触面积大，且轴向力大，容易导致被加工零件变形。本实施例待加工环形机匣10属于薄壁机匣，为了避免加工过程中的变形导致的零件壁厚尺寸超差，本实施例优选地，铣刀采用侧刃切削，如图5中右图所示，刀具与零件的接触面积较小，加工时的轴向力小，故有效避免了待加工环形机匣10加工时的变形导致的尺寸超差。
本实施例待加工环形机匣采用高温合金材料，属于难加工航空材料，刀具磨损严重，且刀具的同一位置在硬化层上切削，刀具容易出现沟槽磨损。优选地，本实施例铣刀分层切削待加工环形机匣的余量的步骤还包括：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进行加工，以减少铣刀的磨损。本实施例通过采用变切深加工高温合金环形机匣，由于硬化层与刀具接触的位置是变化的，减少了刀具的磨损，提高了加工的安全性和加工效率。
可选地，本实施例铣刀分层切削待加工环形机匣的余量的步骤之前，还包括：
对固定在加工车床上的零件进行试加工，且根据试加工情况调整每层切削深度和切深递减量，并根据试加工的加工参数调整铣刀分层切削加工的加工参数。本实施例铣刀分层切削加工的加工参数包括：初始切削深度、切深递减量、循环次数。
优选地，本实施例采用宏程序编制数控程序，通过修改程序变量来调整切深变化量和走刀路径，实现变切深和车铣程序。程序示例如下：
N01 #1＝6(初始切深)
N02 #2＝0.5(切深递减量)
N03 #4＝282.(初始深度)
N04 #5＝1.(初始的循环次数)
N05 #6＝3.(最终的循环次数)
N06 WHILE[#6GE#5]DO1
N07 #4＝#4-#1
N08 #1＝#1-#2
(------B23.595-B43.675-------)
N09 G01F5000.G90G54X-9.2Y84.5B23.595S450M3
N10 G01F5000.G43H2Z500.
N11 G01F5000.Z299.06
N12 G01Z#4F500.
N13 G01Y64.5F90.
N14 B43.675G64F18.
N15 G01F5000.Z500.
N16 G01F5000.Y84.5
N17 B23.595F1000.(车铣程序，零件绕着机床旋转中心旋转，铣刀切削零件余量)
N18 G01F5000.Z299.06
N19 G01Z#4F500.
N20 G01Y49.9F90.
N21 B43.675G64F18.
N22 Y84.5F90.
N23 G01F5000.Z500.
N24 #5＝#5+1
N25 END1
优选地，本实施例铣刀分层切削待加工环形机匣的余量的步骤还包括：
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，以获得最优的加工程序。
从以上的描述可以得知，本实施例采用待加工环形机匣绕回转中心旋转，且铣刀分层切削环形机匣的余量，避免了传统的铣刀往复走刀导致的加工效率低及铣刀加工路径为多次分度拟合导致加工面表面质量差的问题，其减少了走刀时间，提高了加工效率。进一步地，采用侧刃切削，刀具与零件的接触面积较小，加工时的轴向力较小，零件不容易变形。进一步地，采用变切深加工高温合金环形机匣，由于硬化层与刀具接触的位置是变化的，减少了刀具的磨损，提高了加工的安全性和加工效率。
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 (4)

1.一种航空发动机环形机匣加工方法，用于去除环形机匣的安装座与喷嘴之间的余量，其特征在于，所述方法包括：
获取待加工环形机匣的工艺参数，选定与所述工艺参数相适配的铣刀；
将所述待加工环形机匣固定在加工车床的回转中心，驱动所述环形机匣绕所述回转中心旋转，且所述铣刀分层切削所述待加工环形机匣的所述余量；
所述铣刀分层切削所述待加工环形机匣的所述余量的步骤中，所述铣刀底面旋转至与加工面平行位置，且所述铣刀采用侧刃切削，以减少加工时施加至所述待加工环形机匣上的轴向力；根据加工情况，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进行加工，以减少所述铣刀的磨损；
所述铣刀分层切削所述待加工环形机匣的所述余量的步骤之前，还包括：
对固定在加工车床上的零件进行试加工，且根据试加工情况调整每层切削深度和切深递减量，并根据试加工的加工参数调整铣刀分层切削加工的加工参数；所述铣刀分层切削加工的加工参数包括：初始切削深度、切深递减量、循环次数。
2.根据权利要求1所述的航空发动机环形机匣加工方法，其特征在于，
所述铣刀分层切削所述待加工环形机匣的所述余量的步骤还包括：
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。
3.根据权利要求1所述的航空发动机环形机匣加工方法，其特征在于，
获取待加工环形机匣的工艺参数包括：所述待加工环形机匣加工面相邻两凸台间的距离，且所述铣刀刀径与所述距离匹配以避免加工时的干涉。
4.根据权利要求1所述的航空发动机环形机匣加工方法，其特征在于，
所述加工车床为四轴或者五轴数控加工中心。
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