CN105414621B - 一种压力面不对称的叶片榫头的加工方法 - Google Patents

一种压力面不对称的叶片榫头的加工方法 Download PDF

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Abstract

一种压力面不对称的叶片榫头的加工方法，在数控铣床上使用第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀进行铣削，两把带对刀结构的成型铣刀均由刀杆、刀齿盘和对刀台组成，所述刀杆、刀齿盘、对刀台依次相接且为一体化结构；步骤如下：①用第一把带对刀结构的成型铣刀加工叶片榫头的背压力面一侧表面；②用第二把带对刀结构的成型铣刀加工叶片榫头的盆压力面一侧表面。上述两个步骤，对刀时均以叶片叶型的中心线为Z轴、压力面不对称的叶片榫头的基准线为Y轴建立直角坐标系，以压力面不对称的叶片榫头的底面最低处为对刀处，以两把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面为对刀基准面。

Description

一种压力面不对称的叶片榫头的加工方法
技术领域
本发明属于发动机叶片榫头的加工方法，特别涉及一种压力面不对称的叶片榫头的加工方法。
背景技术
发动机的叶片榫头有多种结构形式，压力面不对称的叶片榫头是指叶片榫头的盆压力面与叶片叶型的中心线之间的夹角不等于叶片榫头的背压力面与叶片叶型的中心线之间的夹角(见图6)。对于此类叶片榫头的加工，难度较大，必须使用成型铣刀进行铣削，但现有成型铣刀由于自身未带有对刀结构，因而铣削加工的难点是对刀，若对刀不准，势必影响加工质量，甚至出现废品。使用现有成型铣刀，采用现有对刀方法，即使是技术熟练的技工，也要花费较长的时间才能完成对刀，因而难以提高生产效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供压力面不对称的叶片榫头的加工方法，以实现快速对刀，保证加工质量和提高生产效率。
本发明所述压力面不对称的叶片榫头的加工方法，在数控铣床上使用第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀进行铣削，两把带对刀结构的成型铣刀均由刀杆、刀齿盘和对刀台组成，所述刀杆为圆柱形，所述刀齿盘上设置了六个刀齿，各刀齿环绕刀齿盘的中心线相距等角度分布，所述对刀台为圆台形，所述刀杆、刀齿盘、对刀台依次相接且为一体化结构，刀杆、刀齿盘、对刀台的中心线为同一条直线，第一把带对刀结构的成型铣刀的各刀齿刃口型线与压力面不对称的叶片榫头的背压力面一侧表面的形状相匹配且为螺旋线，第二把带对刀结构的成型铣刀的各刀齿刃口型线与压力面不对称的叶片榫头的盆压力面一侧表面的形状相匹配且为螺旋线；
步骤如下：
①加工叶片榫头的背压力面一侧表面
ⅰ.在第一把带对刀结构的成型铣刀上确定铣削时其对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的基准线之间的距离A，然后将第一把带对刀结构的成型铣刀安装在数控铣床的主轴上；
ⅱ.将压力面不对称的叶片榫头固定在数控铣床的工作台上，使压力面不对称的叶片榫头及叶片叶型的中心线平行于数控铣床工作台的台面；
ⅲ.以叶片叶型的中心线为Z轴、压力面不对称的叶片榫头的基准线为Y轴建立ZOY直角坐标系，Z轴的正方向为压力面不对称的叶片榫头的底面方向，以压力面不对称的叶片榫头的底面最低处为对刀处，以第一把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面为对刀基准面，通过操作数控铣床的手柄使所述对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的底面最低处接触并记录此状态下对刀台端面的Z坐标值，然后操作数控铣床的手柄使第一把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面向Z轴的负方向移动的长度为B，即完成对刀，所述B＝A+H，式中，A为铣削时第一把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的基准线之间的距离，H为压力面不对称的叶片榫头的底面最低处与压力面不对称的叶片榫头基准线之间的距离；
ⅳ.对压力面不对称的叶片榫头的背压力面一侧表面进行铣削；
②加工叶片榫头的盆压力面一侧表面
ⅰ.在第二把带对刀结构的成型铣刀上确定铣削时其对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的基准线之间的距离A，然后取下第一把带对刀结构的成型铣刀，将第二把带对刀结构的成型铣刀安装在数控铣床的主轴上；
ⅱ.以叶片叶型的中心线为Z轴、压力面不对称的叶片榫头的基准线为Y轴建立ZOY直角坐标系，Z轴的正方向为压力面不对称的叶片榫头的底面方向，以压力面不对称的叶片榫头的底面最低处为对刀处，以第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面为对刀基准面，通过操作数控铣床的手柄使所述对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的底面最低处接触并记录此状态下对刀台端面的Z坐标值，然后操作数控铣床的手柄使第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面向Z轴的负方向移动的长度为B，即完成对刀，所述B＝A+H，式中，A为铣削时第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的基准线之间的距离，H为压力面不对称的叶片榫头的底面最低处与压力面不对称的叶片榫头基准线之间的距离；
ⅲ.对压力面不对称的叶片榫头的盆压力面一侧表面进行铣削。
上述方法中，第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台高度c均为2mm～6mm，各刀齿刃口的螺旋角α均为15°～20°，第一后角β1均为8°～12°，第二后角β2均为20°～23°。
上述方法中，第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀的制作材料为硬质合金或高速钢，整体加工成形。铣削时的切削速度、进给速度，根据被加工零件——压力面不对称的叶片榫头的材料确定：
当压力面不对称的叶片榫头的材料为不锈钢时，铣削时的切削速度为150m/min～350m/min，进给速度为200mm/min～500m/min。
当压力面不对称的叶片榫头的材料为钛合金时，铣削时的切削速度为60m/min～150m/min，进给速度为80mm/min～200m/min。
当压力面不对称的叶片榫头的材料为高温合金时，铣削时的切削速度为40m/min～120m/min，进给速度为40mm/min～120m/min。
当压力面不对称的叶片榫头的材料为铝合金时，铣削时的切削速度为280m/min～500m/min，进给速度为300mm/min～800m/min。
本发明所述方法具有以下有益效果：
1、由于本发明所述方法使用带对刀结构的成型铣刀进行铣削，对刀时以叶片叶型的中心线为Z轴、压力面不对称的叶片榫头的基准线为Y轴建立直角坐标系，以压力面不对称的叶片榫头的底面最低处为对刀处，以两把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面为对刀基准面，因而可实现快速对刀，与使用现有不带对刀结构成型铣刀、采用现有对刀方法相比，在对刀环节可减少对刀时间80％左右。
2、使用本发明所述方法，不仅能保证压力面不对称的叶片榫头的加工质量，提高生产效率，而且可减少操作者的对刀工作量，降低对操作者的技能要求。
附图说明
图1是本发明所述压力面不对称的叶片榫头的加工方法中使用的第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀的示意图；
图2是图1的投影图；
图3是图2的左视图；
图4是图2的K-K剖视图；
图5是图2中M处的局部放大图，展示了带对刀结构的成型铣刀中刀齿的一种刃口型线；
图6是一种压力面不对称的叶片榫头的示意图；
图7是使用本发明所述方法铣削图6所示压力面不对称的叶片榫头时的对刀示意图；
图8是使用本发明所述方法铣削图6所示压力面不对称的叶片榫头的背压力面一侧表面时，压力面不对称的叶片榫头与第一把带对刀结构的成型铣刀的相对位置示意图；
图9是使用本发明所述方法铣削图6所示压力面不对称的叶片榫头的盆压力面一侧表面时，压力面不对称的叶片榫头与第二把带对刀结构的成型铣刀的相对位置示意图。
图中，1—刀杆、2—刀齿的刃口型线、3—对刀台、4—刀齿盘、5—叶片压力面不对称榫头、5-1—叶片叶型的中心线、5-2—叶片榫头的基准线、5-3—叶片榫头的盆面、5-4—叶片榫头的背面、5-5—叶片榫头的盆压力面、5-6—叶片榫头的背压力面、α—螺旋角、β1—第一后角、β2—第二后角、c—对刀台高度。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明所述压力面不对称的叶片榫头的加工方法作进一步说明。
本实施例加工图6所示的压力面不对称的叶片榫头5，该叶片榫头的材料为不锈钢，叶片榫头的盆压力面5-5与叶片叶型的中心线5-1之间的夹角为37°，叶片榫头的背压力面5-6与叶片叶型的中心线5-1之间的夹角为33°，叶片榫头的底面最低处与叶片榫头基准线5-2之间的距离H＝17.12mm。
本实施例在数控铣床上使用第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀进行铣削，数控铣床的型号为HM635。
本实施例中，第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀均由刀杆1、刀齿盘4和对刀台3组成，所述刀杆1为圆柱形，所述刀齿盘4上设置了六个刀齿，各刀齿环绕刀齿盘4的中心线相距等角度分布，所述对刀台3为圆台形，所述刀杆1、刀齿盘4、对刀台3依次相接且为一体化结构，刀杆1、刀齿盘4、对刀台3的中心线为同一条直线(如图1、图2、图3所示)；第一把带对刀结构的成型铣刀，各刀齿的刃口型线2与压力面不对称的叶片榫头的背压力面5-6一侧表面的形状相匹配且为螺旋线，刀齿刃口的螺旋角α＝20°，第一后角β1＝12°，第二后角β2＝23°；第二把带对刀结构的成型铣刀，各刀齿刃口型线2与叶片榫头的盆压力面5-5一侧表面的形状相匹配且为螺旋线，刀齿刃口的螺旋角α＝20°，第一后角β1＝12°，第二后角β2＝23°；两把带对刀结构的成型铣刀，对刀台的高度均为4mm。在上述结构设计完成后，确定铣削时两把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面与被加工叶片榫头的基准线5-2之间的距离A(见图5)，所述A＝16mm。
由于压力面不对称的叶片榫头5材料为不锈钢，因此第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀均用硬质合金K20制作，整体加工成形。
本实施例中，操作步骤如下：
①加工叶片榫头的背压力面一侧表面
ⅰ.将第一把带对刀结构的成型铣刀安装在数控铣床的主轴上；
ⅱ.将压力面不对称的叶片榫头固定在数控铣床的工作台上，使压力面不对称的叶片榫头及叶片叶型的中心线5-1平行于数控铣床工作台的台面；
ⅲ.以叶片叶型的中心线5-1为Z轴、压力面不对称的叶片榫头的基准线5-2为Y轴建立ZOY直角坐标系，Z轴的正方向为压力面不对称的叶片榫头的底面方向，以压力面不对称的叶片榫头5的底面最低处为对刀处，以第一把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面为对刀基准面，通过操作数控铣床的手柄使所述对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头5的底面最低处接触并记录此状态下对刀台端面的Z坐标值(见图7)，然后操作数控铣床的手柄使第一把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面向Z轴的负方向移动的长度为B(见图8)，即完成对刀，所述B＝A+H＝33.12mm；
ⅳ.对压力面不对称的叶片榫头的背压力面一侧表面进行铣削，切削速度为200m/min，进给速度为300mm/min；
②加工叶片榫头的盆压力面一侧表面
ⅰ.取下第一把带对刀结构的成型铣刀，将第二把带对刀结构的成型铣刀安装在数控铣床的主轴上；
ⅱ.以叶片叶型的中心线5-1为Z轴、压力面不对称的叶片榫头的基准线5-2为Y轴建立ZOY直角坐标系，Z轴的正方向为压力面不对称的叶片榫头的底面方向，以压力面不对称的叶片榫头5的底面最低处为对刀处，以第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面为对刀基准面，通过操作数控铣床的手柄使所述对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头5的底面最低处接触并记录此状态下对刀台端面的Z坐标值(见图7)，然后操作数控铣床的手柄使第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面向Z轴的负方向移动的长度为B(见图9)，即完成对刀，所述B＝A+H＝33.12mm；
ⅲ.对压力面不对称的叶片榫头的盆压力面一侧表面进行铣削，切削速度为200m/min，进给速度为300mm/min。

Claims (7)

1.一种压力面不对称的叶片榫头的加工方法，其特征是在数控铣床上使用第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀进行铣削，两把带对刀结构的成型铣刀均由刀杆(1)、刀齿盘(4)和对刀台(3)组成，所述刀杆(1)为圆柱形，所述刀齿盘(4)上设置了六个刀齿，各刀齿环绕刀齿盘(4)的中心线相距等角度分布，所述对刀台(3)为圆台形，所述刀杆(1)、刀齿盘(4)、对刀台(3)依次相接且为一体化结构，刀杆(1)、刀齿盘(4)、对刀台(3)的中心线为同一条直线，第一把带对刀结构的成型铣刀的各刀齿刃口型线(2)与压力面不对称的叶片榫头的背压力面(5-6)一侧表面的形状相匹配且为螺旋线，第二把带对刀结构的成型铣刀的各刀齿刃口型线(2)与压力面不对称的叶片榫头的盆压力面(5-5)一侧表面的形状相匹配且为螺旋线；
步骤如下：
①加工叶片榫头的背压力面一侧表面
ⅰ.在第一把带对刀结构的成型铣刀上确定铣削时其对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的基准线(5-2)之间的距离A，然后将第一把带对刀结构的成型铣刀安装在数控铣床的主轴上；
ⅱ.将压力面不对称的叶片榫头固定在数控铣床的工作台上，使压力面不对称的叶片榫头及叶片叶型的中心线(5-1)平行于数控铣床工作台的台面；
ⅲ.以叶片叶型的中心线(5-1)为Z轴、压力面不对称的叶片榫头的基准线(5-2)为Y轴建立ZOY直角坐标系，Z轴的正方向为压力面不对称的叶片榫头的底面方向，以压力面不对称的叶片榫头(5)的底面最低处为对刀处，以第一把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面为对刀基准面，通过操作数控铣床的手柄使所述对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头(5)的底面最低处接触并记录此状态下对刀台端面的Z坐标值，然后操作数控铣床的手柄使第一把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面向Z轴的负方向移动的长度为B，即完成对刀，所述B＝A+H，式中，A为铣削时第一把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的基准线(5-2)之间的距离，H为压力面不对称的叶片榫头的底面最低处与压力面不对称的叶片榫头基准线(5-2)之间的距离；
ⅳ.对压力面不对称的叶片榫头的背压力面一侧表面进行铣削；
②加工叶片榫头的盆压力面一侧表面
ⅰ.在第二把带对刀结构的成型铣刀上确定铣削时其对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的基准线(5-2)之间的距离A，然后取下第一把带对刀结构的成型铣刀，将第二把带对刀结构的成型铣刀安装在数控铣床的主轴上；
ⅱ.以叶片叶型的中心线(5-1)为Z轴、压力面不对称的叶片榫头的基准线(5-2)为Y轴建立ZOY直角坐标系，Z轴的正方向为压力面不对称的叶片榫头的底面方向，以压力面不对称的叶片榫头(5)的底面最低处为对刀处，以第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面为对刀基准面，通过操作数控铣床的手柄使所述对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头(5)的底面最低处接触并记录此状态下对刀台端面的Z坐标值，然后操作数控铣床的手柄使第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面向Z轴的负方向移动的长度为B，即完成对刀，所述B＝A+H，式中，A为铣削时第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台端面与压力面不对称的叶片榫头的基准线(5-2)之间的距离，H为压力面不对称的叶片榫头的底面最低处与压力面不对称的叶片榫头基准线(5-2)之间的距离；
ⅲ.对压力面不对称的叶片榫头的盆压力面一侧表面进行铣削。
2.根据权利要求1所述压力面不对称的叶片榫头的加工方法，其特征是第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀的对刀台(3)高度(c)均为2mm～6mm，各刀齿刃口的螺旋角(α)均为15°～20°，第一后角(β1)均为8°～12°，第二后角(β2)均为20°～23°。
3.根据权利要求1或2所述压力面不对称的叶片榫头的加工方法，其特征是第一把带对刀结构的成型铣刀和第二把带对刀结构的成型铣刀用硬质合金或高速钢制作。
4.根据权利要求1或2所述压力面不对称的叶片榫头的加工方法，其特征是当压力面不对称的叶片榫头(5)的材料为不锈钢时，铣削时的切削速度为150m/min～350m/min，进给速度为200mm/min～500m/min。
5.根据权利要求1或2所述压力面不对称的叶片榫头的加工方法，其特征是当压力面不对称的叶片榫头(5)的材料为钛合金时，铣削时的切削速度为60m/min～150m/min，进给速度为80mm/min～200m/min。
6.根据权利要求1或2所述压力面不对称的叶片榫头的加工方法，其特征是当压力面不对称的叶片榫头(5)的材料为高温合金时，铣削时的切削速度为40m/min～120m/min，进给速度为40mm/min～120m/min。
7.根据权利要求1或2所述压力面不对称的叶片榫头的加工方法，其特征是当压力面不对称的叶片榫头(5)的材料为铝合金时，铣削时的切削速度为280m/min～500m/min，进给速度为300mm/min～800m/min。
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