CN106623987A - 火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，包括以下步骤：a、根据零件材料和零件上的待加工深窄槽的长宽深设计尺寸选择相匹配的粗加工槽刀、精加工槽刀和加工参数；b、从待加工深窄槽起始位置切入到第一深度，采用允许的最大进给速度进行连续进刀，并留有余量；c、不退回继续往下加工，切入到第二深度，采用中等进给速度继续进行连续进刀，并留有余量；d、不退回继续往下加工，切入到第三深度，采用最小进给速度继续进行加工，并留有余量；e、精加工槽刀采用仿形圆弧槽刀，完成精加工，以保证最终尺寸要求。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机零件加工技术领域，特别地，涉及一种火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法。
背景技术
航空发动机火焰筒类零件，直径大、壁厚薄，在其本体上存在多阶气膜冷却槽，该类气膜槽的主要特点是宽度窄，深度深，我们统称为深窄槽。考虑到气膜槽结构的特殊性，为保证零件加工质量，确保槽宽尺寸合格，一般有两种传统的加工方法：
第1种方法：采用普车挖槽，人工控制相关尺寸。该方法存在的几个问题：需要操作技能水平高的人进行操作；普车使用的焊接槽刀加工中易磨损、切削力不稳定，刀具需经常修磨副后角，修磨不当会导致零件在加工时因切削力过大导致零件槽口变形，难以保证尺寸要求。
第2种方法：数车代替普车挖槽，采用一进一退分层车削的方式完成粗加工部分，再采用精加工槽刀完成剩余精加工内容。该方法虽然能在一定程度上解决部分薄壁件深窄槽的加工，但存在以下几个问题：加工效率低，刀具在每次分层进退刀过程中由于重复走刀，增加了刀具行程，延长了加工时间，造成实际加工效率低下；由于槽宽较窄，槽刀无法在槽内实现左右切削，所形成的铁屑容易卡在槽内无法排出而对刀具形成挤压，造成槽口舌片翻边，槽宽超差；槽刀在切入零件的过程中，所形成的铁屑由于厚度较薄并且缺乏一定的引导，极易卷曲成发条状的表簧屑，此种形状的铁屑极易卡在槽内无法排出从而对槽刀产生挤压，导致该槽在粗加工完后，槽口被挤变形，舌片翻边，影响槽宽尺寸；挤压力过大会直接造成槽刀打刀，导致零件表面被打伤而报废。
发明内容
本发明提供了一种火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，以解决现有火焰筒薄壁零件深窄槽加工过程中出现的刀具打刀、槽宽变形、效率低下的技术问题。
本发明提供一种火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，包括以下步骤：a、根据零件材料和零件上的待加工深窄槽的长宽深设计尺寸选择相匹配的粗加工槽刀、精加工槽刀和加工参数；b、从待加工深窄槽起始位置切入到第一深度，采用允许的最大进给速度进行连续进刀，并留有余量；c、不退回继续往下加工，切入到第二深度，采用中等进给速度继续进行连续进刀，并留有余量；d、不退回继续往下加工，切入到第三深度，采用最小进给速度继续进行加工，并留有余量；e、精加工槽刀采用仿形圆弧槽刀，完成精加工，以保证最终尺寸要求。
进一步地，步骤b的具体实施方式为：从待加工深窄槽起始位置切入到1倍粗加工槽刀刀宽的深度，采用允许的最大进给速度进行加工，此时待加工深窄槽槽外形成连续铁屑，连续铁屑会引导后续加工产生的铁屑及时离开零件，同时采用最大进给速度提高了加工效率。
进一步地，步骤c的具体实施方式为：从1倍粗加工槽刀刀宽的深度向内切入至待加工深窄槽3/4深度位置，采用中等进给速度继续进行连续进刀，此时形成的连续铁屑较步骤b产生的连续铁屑软，不会对粗加工槽刀形成过大的挤压力，从而降低对待加工深窄槽的槽宽变形影响，同时能保证加工效率。
进一步地，步骤d的具体实施方式为：从待加工深窄槽的3/4深度位置切入至待加工深窄槽的槽底位置，采用最小进给速度继续连续进刀，此时形成的铁屑细而薄，处于最软状态，对位于待加工深窄槽槽底最深处的粗加工槽刀挤压力进一步减小，对待加工深窄槽的槽宽变形影响可以忽略不计。
进一步地，连续进刀过程中，截断连续进刀所产生的连续铁屑，以防止连续铁屑过长对后续加工构成的干扰。
进一步地，待加工深窄槽的槽宽为1.5mm～2mm，槽深为4.5mm～7mm。
进一步地，火焰筒薄壁零件径向尺寸为φ347mm×126mm，型面厚度为0.8mm，材料采用镍基固溶型合金GH3044，硬度HBd≥3.6，外表面气膜槽槽宽尺寸要求1.5mm；采用宽1.5mm、刀尖圆弧R0.1的槽刀进行粗加工，采用宽1.5mm、刀尖圆弧R0.75的槽刀进行精加工。
进一步地，在允许进给范围内，采用允许的最大进给速度切入到待加工深窄槽的1.5mm深度位置，形成厚而硬的连续铁屑，以实现自动出屑，并且保证加工速度。
进一步地，从待加工深窄槽的1.5mm深度位置到3/4深度位置，采用中等进给速度加工，此时形成的连续铁屑逐渐变软。
进一步地，从待加工深窄槽的3/4深度位置到槽底位置，将切削进给速度切换到最小，此时形成的铁屑处于软而薄的状态，通过降低铁屑刚性，以使铁屑对刀具的影响降到最低。最后1/4深度，将切削进给速度切换到最小，此时形成的铁屑处于软而薄的状态，通过降低铁屑刚性，以使铁屑对刀具的影响降到最低。
本发明具有以下有益效果：
本发明火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，采用一次变进给车削方式完成对深窄槽的开槽，去除90％以上的余量，再采用仿形圆弧槽刀完成精加工，保证最终尺寸要求；整个粗加工过程通过一次性变进给速度来实现，中间不需要退刀，形成不同厚度和软硬度的铁屑，所形成的是一条完整的铁屑，会引导加工产生的铁屑及时离开零件，减少了清理铁屑的步骤，减少铁屑对刀具形成的挤压力，避免造成槽口舌片翻边、槽宽超差的问题，提高了加工效率；进给线路为单一的直行线路，线路短，加工效率高。
有效解决了在深窄槽加工中经常出现的槽宽变形、刀具打刀等问题，加工质量稳定性有了明显提高；并且有效缩短了加工时间，提高了加工效率。实现了一次变进给车削方式在多个型号火焰筒零件深窄槽加工中的应用。
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是本发明优选实施例的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法的步骤流程框图；
图2是本发明优选实施例的火焰筒薄壁零件加工状态的结构示意图。
图例说明：
1、火焰筒薄壁零件；2、待加工深窄槽；3、粗加工槽刀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法的步骤流程框图；图2是本发明优选实施例的火焰筒薄壁零件加工状态的结构示意图。
如图1所示，本实施例的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，包括以下步骤：a、根据零件材料和零件上的待加工深窄槽2的长宽深设计尺寸选择相匹配的粗加工槽刀3、精加工槽刀和加工参数；b、从待加工深窄槽2起始位置切入到第一深度，采用允许的最大进给速度进行连续进刀，并留有余量；c、不退回继续往下加工，切入到第二深度，采用中等进给速度继续进行连续进刀，并留有余量；d、不退回继续往下加工，切入到第三深度，采用最小进给速度继续进行加工，并留有余量；e、精加工槽刀采用仿形圆弧槽刀，完成精加工，以保证最终尺寸要求。本发明火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，采用一次变进给车削方式完成对深窄槽的开槽，去除90％以上的余量，再采用仿形圆弧槽刀完成精加工，保证最终尺寸要求；整个粗加工过程通过一次性变进给速度来实现，中间不需要退刀，形成不同厚度和软硬度的铁屑，所形成的是一条完整的铁屑，会引导加工产生的铁屑及时离开零件，减少了清理铁屑的步骤，减少铁屑对刀具形成的挤压力，避免造成槽口舌片翻边、槽宽超差的问题，提高了加工效率；进给线路为单一的直行线路，线路短，加工效率高。
本实施例中，步骤b的具体实施方式为：从待加工深窄槽2起始位置切入到1倍粗加工槽刀3刀宽的深度，采用允许的最大进给速度进行加工，此时待加工深窄槽2槽外形成连续铁屑，连续铁屑会引导后续加工产生的铁屑及时离开零件，同时采用最大进给速度提高了加工效率。
本实施例中，步骤c的具体实施方式为：从1倍粗加工槽刀3刀宽的深度向内切入至待加工深窄槽2 3/4深度位置，采用中等进给速度继续进行连续进刀，此时形成的连续铁屑较步骤b产生的连续铁屑软，不会对粗加工槽刀3形成过大的挤压力，从而降低对待加工深窄槽2的槽宽变形影响，同时能保证加工效率。
本实施例中，步骤d的具体实施方式为：从待加工深窄槽2的3/4深度位置切入至待加工深窄槽2的槽底位置，采用最小进给速度继续连续进刀，此时形成的铁屑细而薄，处于最软状态，对位于待加工深窄槽2槽底最深处的粗加工槽刀3挤压力进一步减小，对待加工深窄槽2的槽宽变形影响可以忽略不计。
本实施例中，连续进刀过程中，截断连续进刀所产生的连续铁屑，以防止连续铁屑过长对后续加工构成的干扰。
本实施例中，待加工深窄槽2的槽宽为1.5mm～2mm，槽深为4.5mm～7mm。可选地，槽深为4.75mm，槽底圆弧R0.75mm。
如图2所示，本实施例中，火焰筒薄壁零件1径向尺寸为φ347mm×126mm，型面厚度为0.8mm，材料采用镍基固溶型合金GH3044，硬度HBd≥3.6，外表面气膜槽槽宽尺寸要求1.5mm，槽深4.75mm，槽底圆弧R0.75mm；采用宽1.5mm、刀尖圆弧R0.1的槽刀进行粗加工，采用宽1.5mm、刀尖圆弧R0.75的槽刀进行精加工。
本实施例中，粗加工部分槽深为4mm，在允许进给范围内，采用允许的最大进给速度切入到待加工深窄槽的1.5mm深度位置，形成厚而硬的连续铁屑，以实现自动出屑，并且保证加工速度。
本实施例中，从待加工深窄槽的1.5mm深度位置到3mm深度位置，采用中等进给速度加工，此时形成的连续铁屑逐渐变软。
本实施例中，最后1mm深度，将切削进给速度切换到最小，此时形成的铁屑处于软而薄的状态，通过降低铁屑刚性，以使铁屑对刀具的影响降到最低。
本实施例中，最后槽底圆弧部分0.75mm深度，采用精加工槽刀完成。
实施时，提供一种火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，采用一次变进给车削方式完成对深窄槽的开槽，去除90％以上的余量，再采用仿形圆弧槽刀完成精加工，保证最终尺寸要求。
具体实施步骤：
根据零件材料特性和刀具特点选择合适的切削用量，根据深窄槽长、宽尺寸选择合适的粗、精加工槽刀。
第一步：从开始切入到1倍刀宽深度，采用最大的进给速度进行加工，此时在槽外形成连续的铁屑，会引导剩余铁屑及时离开零件，同时提高了加工效率；
第二步：从1倍刀宽深度到3/4槽深，采用中等进给速度进行加工，此时形成的铁屑较开始形成的软，不会对刀具形成过大的挤压力，并且能保证一定的加工效率；
第三步：从3/4槽深位置到最后1/4槽深位置，采用最小进给速度进行加工，此时形成的铁屑细而薄，处于最软状态，对位于槽底最深处的槽刀挤压力很小，对槽宽变形影响可以忽略不计。
第四步：采用仿形圆弧槽刀完成精加工，保证最终尺寸要求。
整个粗加工过程通过一次性变进给速度来实现，中间不需要退刀，所形成的是一条完整的铁屑，为防止铁屑过长对加工形成一定干扰，操作者只需用剪刀将多余铁屑剪断。
有效解决了在深窄槽加工中经常出现的槽宽变形、刀具打刀等问题，加工质量稳定性有了明显提高；并且有效缩短了加工时间，提高了加工效率。实现了一次变进给车削方式在多个型号火焰筒零件深窄槽加工中的应用。
以某型涡轴发动机火焰筒内环(φ347×126mm，型面壁厚0.8mm)气膜槽加工为例，如图2所示，说明一次变进给车削冷却气膜槽的具体实施方式：
考虑到零件材料为GH3044，属镍基固溶型合金，硬度HBd≥3.6，机械加工性能较差，综合刀具型号和材料特性，确定合适的切削用量(切削速度、进给量、背吃刀量)范围；
考虑到零件槽宽尺寸要求为1.5(+0.1，0)mm，采用宽1.5mm、刀尖圆弧R0.1的槽刀进行粗加工，采用宽1.5mm、刀尖圆弧R0.75的槽刀进行精加工。
1、在允许进给范围内，采用最大进给速度切入到槽深1.5mm处，此时形成的铁屑，厚而硬，可实现自动出屑，并且能保证一定的加工效率；
2、从槽深1.5mm到3/4槽深位置，采用中等进给进行加工，此时形成的铁屑较一开始形成的软；
3、从3/4槽深位置到最后1/4槽深位置，将切削进给速度切换到最小，此时形成的铁屑处于最软、最薄的状态，通过降低铁屑刚性，使铁屑对刀具的影响降到最低。
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 (10)
1.一种火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、根据零件材料和零件上的待加工深窄槽的长宽深设计尺寸选择相匹配的粗加工槽刀、精加工槽刀和加工参数；
b、从待加工深窄槽起始位置切入到第一深度，采用允许的最大进给速度进行连续进刀，并留有余量；
c、不退回继续往下加工，切入到第二深度，采用中等进给速度继续进行连续进刀，并留有余量；
d、不退回继续往下加工，切入到第三深度，采用最小进给速度继续进行加工，并留有余量；
e、精加工槽刀采用仿形圆弧槽刀，完成精加工，以保证最终尺寸要求。
2.根据权利要求1所述的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，
所述步骤b的具体实施方式为：
从待加工深窄槽起始位置切入到1倍粗加工槽刀刀宽的深度，采用允许的最大进给速度进行加工，此时待加工深窄槽槽外形成连续铁屑，连续铁屑会引导后续加工产生的铁屑及时离开零件，同时采用最大进给速度提高了加工效率。
3.根据权利要求2所述的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，
所述步骤c的具体实施方式为：
从1倍粗加工槽刀刀宽的深度向内切入至待加工深窄槽3/4深度位置，采用中等进给速度继续进行连续进刀，此时形成的连续铁屑较步骤b产生的连续铁屑软，不会对粗加工槽刀形成过大的挤压力，从而降低对待加工深窄槽的槽宽变形影响，同时能保证加工效率。
4.根据权利要求3所述的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，
所述步骤d的具体实施方式为：
从待加工深窄槽的3/4深度位置切入至待加工深窄槽的槽底位置，采用最小进给速度继续连续进刀，此时形成的铁屑细而薄，处于最软状态，对位于待加工深窄槽槽底最深处的粗加工槽刀挤压力进一步减小，对待加工深窄槽的槽宽变形影响可以忽略不计。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，
连续进刀过程中，截断连续进刀所产生的连续铁屑，以防止连续铁屑过长对后续加工构成的干扰。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，
待加工深窄槽的槽宽为1.5mm～2mm，槽深为4.5mm～7mm。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，
火焰筒薄壁零件径向尺寸为φ347mm×126mm，型面厚度为0.8mm，材料采用镍基固溶型合金GH3044，硬度HBd≥3.6，外表面气膜槽槽宽尺寸要求1.5mm；
采用宽1.5mm、刀尖圆弧R0.1的槽刀进行粗加工，采用宽1.5mm、刀尖圆弧R0.75的槽刀进行精加工。
8.根据权利要求7所述的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，
在允许进给范围内，采用允许的最大进给速度切入到待加工深窄槽的1.5mm深度位置，形成厚而硬的连续铁屑，以实现自动出屑，并且保证加工速度。
9.根据权利要求8所述的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，
从待加工深窄槽的1.5mm深度位置到3/4深度位置，采用中等进给速度加工，此时形成的连续铁屑逐渐变软。
10.根据权利要求9所述的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，其特征在于，
从待加工深窄槽的3/4深度位置到槽底位置，将切削进给速度切换到最小，此时形成的铁屑处于软而薄的状态，通过降低铁屑刚性，以使铁屑对刀具的影响降到最低。
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