CN106624665A - 一种燃气涡轮盘加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃气涡轮盘加工方法。其中，用于制造燃气涡轮盘的待加工零件包括最大外圆，以及位于最大外圆两侧的第一侧端和第二侧端。本发明公开的燃气涡轮盘加工方法包括：夹持第一侧端定位，将最大外圆精加工到位，并对第二侧端用于夹装支靠的支靠端面进行半精加工；夹持最大外圆定位，并支靠上述支靠端面，将第一侧端的加工型面精加工到位；夹持最大外圆定位，将第二侧端的加工型面精加工到位。上述燃气涡轮盘加工方法，采用统一的装夹定位方式，优化了加工工序，能够提高产品的加工质量和精度，提高生产效率，降低成本。

Description

一种燃气涡轮盘加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种燃气涡轮盘加工方法。

背景技术

燃气涡轮是航空发动机上具有关键特性的核心部件。其中，燃气涡轮中的燃气涡轮盘的制造质量对于燃气涡轮甚至发动机和飞机的可靠性、安全寿命等都会产生重要影响。但是，燃气涡轮盘的表面尺寸精度高，基准表面形状公差严，主要表面之间相互位置要求的项目多，且位置公差小，表面精度高。要同时保证这些高精度要求，加工难度很大。

现有技术中，燃气涡轮盘的成品结构如图1中所示。为了便于说明和理解，将位于最大外圆4两侧的两个侧端分别命名为第一侧端F和第二侧端S，第一侧端F的加工型面包括第一中间端面3、第一内孔面61、位于第一中间端面3和第一内孔面61之间的第一中间型面(包括第一外圆5及其周围型面)，第二侧端S的加工型面包括第二中间端面2、第二内孔面62、位于第二中间端面2和第二内孔面62之间的第二中间型面(包括第二外圆1及其周围型面)。

此外，用于制造燃气涡轮盘的待加工零件一般包括待加工的最大外圆，待加工的第一侧端和待加工的第二侧端分别位于待加工的最大外圆的两侧，待加工的第一侧端的型面包括待加工的第一中间端面、待加工的第一内孔面、待加工的第一中间型面，待加工的第二侧端的型面包括待加工的第二中间端面、待加工的第二内孔面、待加工的第二中间型面。

为了便于说明，在本文中：

“待加工的最大外圆”和成品中的“最大外圆4”，由于位置相同，均称为“最大外圆4”；

“待加工的第一侧端”和成品中的“第一侧端F”，由于位置相同，均称为“第一侧端F”；

“待加工的第二侧端”和成品中的“第二侧端S”，由于位置相同，均称为“第二侧端S”；

“待加工的第一中间端面”和成品中的“第一中间端面3”，由于位置相同，均称为“第一中间端面3”；

“待加工的第一内孔面”和成品中的“第一内孔面61”，由于位置相同，均称为“第一内孔面61”；

“待加工的第一中间型面”和成品中的“第一中间型面”，由于位置相同，均称为“第一中间型面”；

“待加工的第一外圆”和成品中的“第一外圆5”，由于位置相同，均称为“第一外圆5”；

“待加工的第二中间端面”和成品中的“第二中间端面2”，由于位置相同，均称为“第二中间端面2”；

“待加工的第二内孔面”和成品中的“第二内孔面62”，由于位置相同，均称为“第二内孔面62”；

“待加工的第二中间型面”和成品中的“第二中间型面”，由于位置相同，均称为“第二中间型面”；

“待加工的第二外圆”和成品中的“第二外圆1”，由于位置相同，均称为“第二外圆1”。

现有技术中，制造燃气涡轮盘的精车过程基本如下：

1)以最大外圆4定位夹紧，车削位于第二侧端S的第二外圆1和第二中间端面2，作为后续加工基准；(如图2所示，大箭头处为夹持位置)

2)以第二外圆1定位夹紧，支靠第二中间端面2，精车削第一侧端F的加工型面，此时，由于卡爪夹紧的是第二外圆1，故整个零件的中心轴线以第二外圆1的中心轴线c为准；(如图3所示，大箭头处为夹持位置)

3)以精车后的最大外圆4定位夹紧，精车削第二侧端S的加工型面，此时，由于卡爪夹紧的是精车后的最大外圆4，故整个零件的中心轴线以精车后的最大外圆4的中心轴线d为准。(如图4所示，大箭头处为夹持位置)

现有技术中这种加工方法存在很多缺陷：

精加工零件两侧端的型面时，两次定位夹紧的位置不同，一个是“以精车前的第二外圆1定位夹紧”，另一个是“以精车后的最大外圆4定位夹紧”，在两次进行夹紧时，零件的中心轴线分别参照精车前的第二外圆1的中心轴线c和精车后的最大外圆4的中心轴线d，由于待加工零件中，中心轴线c和中心轴线d之间的同轴度可能存在偏差、精度不高，从而两次装夹过程中参照的中心轴线容易发生偏摆，从而，难以保证燃气涡轮盘成品两侧型面之间相互要求；而且，由于两次装夹过程中定位夹紧的位置不同，参照的中心轴线容易发生偏摆，从而燃气涡轮盘成品的最大外圆4的表面衔接处N和中心孔的表面衔接处M，均难以保证不会出现接刀台现象。

可见，在上述燃气涡轮盘的精加工过程中，各表面加工顺序不合理，装夹定位方式不一致，使得精车工序的生产准备时间过长，生产效率低，并且，零件两侧端之间相互要求难以保证。

因此，如何优化燃气涡轮盘的加工方式，以保证加工质量和精度、提高生产效率、降低成本，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种燃气涡轮盘加工方法，采用统一的装夹定位位置，并优化了加工方式，能够提高产品的加工质量和精度，提高生产效率，降低成本。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种燃气涡轮盘加工方法，用于制造所述燃气涡轮盘的待加工零件包括最大外圆，以及位于所述最大外圆两侧的第一侧端和第二侧端，所述精加工方法包括：

步骤一，夹持所述第一侧端定位，将所述最大外圆精加工到位，并对所述第二侧端用于夹装支靠的支靠端面进行半精加工；

步骤二，夹持所述最大外圆定位，并支靠所述支靠端面，将所述第一侧端的加工型面精加工到位；

步骤三，夹持所述最大外圆定位，将所述第二侧端的加工型面精加工到位。

优选地，在上述加工方法中，所述第一侧端的加工型面包括第一中间端面、第一内孔面、位于所述第一中间端面和所述第一内孔面之间的第一中间型面；

所述第二侧端的加工型面包括第二中间端面、第二内孔面、位于所述第二中间端面和所述第二内孔面之间的第二中间型面；

其中，所述第一内孔面和所述第二内孔面构成所述待加工零件的中心孔。

优选地，在上述加工方法中，所述步骤一为：

夹持所述第一中间型面的第一外圆定位，并支靠所述第一中间端面，将所述最大外圆精加工到位，并对所述第二中间端面进行半精加工。

优选地，在上述加工方法中，所述步骤二为：

夹持所述最大外圆定位，并支靠所述第二中间端面，将所述第一中间端面、所述第一内孔面和所述第一中间型面精加工到位；

所述步骤三为，夹持所述最大外圆定位，并支靠所述第一中间端面，将所述第二中间端面、所述第二内孔面和所述第二中间型面精加工到位。

优选地，在上述加工方法中，将所述第一侧端的加工型面、所述第二侧端的加工型面分别精加工到位后，采用中心孔磨床精加工所述待加工零件两端的中心孔。

优选地，在上述加工方法中，所述待加工零件两端的所述中心孔精加工到位后，精磨所述待加工零件中精度要求相对较高的型面。

优选地，在上述加工方法中，磨工采用两顶尖顶住所述待加工零件两端的所述中心孔后，精磨所述待加工零件中所述精度要求相对较高的型面。

优选地，在上述加工方法中，夹持所述第一外圆时，和/或夹持所述最大外圆时，采用软爪进行夹持定位。

优选地，在上述加工方法中，所述最大外圆精加工到位后，精车所述第一侧端的加工型面和所述第二侧端的加工型面时，采用同一软爪夹持所述最大外圆。

优选地，在上述加工方法中，所述第二中间型面的第二外圆上设置有标印，在所述最大外圆、所述第一侧端的加工型面精加工到位后，且在所述第二侧端的加工型面精加工前，将所述标印转标至所述第一中间端面上。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的燃气涡轮盘加工方法中，先精加工燃气涡轮盘第一侧端的加工型面，然后精加工第二侧端的加工型面，两次精加工过程中的装夹位置均为夹持精车后的最大外圆。从而可见，本发明提供的燃气涡轮盘加工方法，采用了统一的装夹定位位置，优化了加工方式，从而能够满足燃气涡轮盘成品中两个侧端型面之间对于同轴度的精度要求，避免装夹位置不统一带来的精度隐患；而且，由于加工燃气涡轮盘中两个侧端型面时，同轴度精度较高，从而能够避免燃气涡轮盘成品中最大外圆的表面衔接处和中心孔的表面衔接处出现接刀台现象，以保证产品表面质量。此外，本发明提供的燃气涡轮盘加工方法，采用统一的装夹定位，故不用更换夹具设备和刀具，减少精加工过程中准备时间，有助于提高生产效率。

综上可见，本发明提供的燃气涡轮盘加工方法，与现有技术相比，由于采用了统一的装夹定位位置，优化了加工方式，从而不仅提高了产品的表面加工质量和精度，交出质量更好的合格零件，而且能够提高生产效率，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中燃气涡轮盘的侧剖图；

图2为现有技术中夹紧最大外圆并车削燃气涡轮盘的第二侧端作为后续加工基准时的加工示意图；

图3为现有技术中夹紧第二外圆并精车削燃气涡轮盘的第一侧端时的加工示意图；

图4为现有技术中夹紧最大外圆并精车削燃气涡轮盘的第二侧端时的加工示意图；

图5为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中夹紧第一外圆并精车削最大外圆和半精车第二中间端面时的加工示意图；

图6为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中夹紧最大外圆并精车削第一侧端时的加工示意图；

图7为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中夹紧最大外圆并精车削第二侧端时的加工示意图；

图8为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中精磨中心孔时的加工示意图；

图9为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中精磨高精度型面时的加工示意图。

1-第二外圆，2-第二中间端面，3-第一中间端面，4-最大外圆，5-第一外圆，6-中心孔，61-第一内孔面，62-第二内孔面。

A、B-加工要求标注符号，

c-精车前的第二外圆1的中心轴线，

d-精车后的最大外圆4的中心轴线，

M-燃气涡轮盘成品的中心孔的表面衔接处，

N-燃气涡轮盘成品的最大外圆4的表面衔接处，

F-第一侧端，S-第二侧端。

具体实施方式

本发明公开了一种燃气涡轮盘加工方法，采用统一的装夹定位位置，并优化了加工方式，能够提高产品的加工质量和精度，提高生产效率，降低成本。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图5至图9，图5为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中夹紧第一外圆并精车削最大外圆和半精车第二中间端面时的加工示意图，图6为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中夹紧最大外圆并精车削第一侧端时的加工示意图，图7为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中夹紧最大外圆并精车削第二侧端时的加工示意图，图8为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中精磨中心孔时的加工示意图，图9为本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中精磨高精度型面时的加工示意图。

如上文中所述，燃气涡轮盘和用于制造燃气涡轮盘的待加工零件，均包括最大外圆4，以及位于最大外圆4两侧的第一侧端F和第二侧端S。

本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法，包括：

步骤一，夹持第一侧端F定位，将最大外圆4精加工到位，并对第二侧端S用于夹装支靠的支靠端面进行半精加工；

步骤二，夹持最大外圆4定位，并支靠第二侧端中的上述支靠端面，将第一侧端F的加工型面精加工到位；

步骤三，夹持最大外圆4定位，将第二侧端S的加工型面精加工到位。

可见，在上述燃气涡轮盘加工方法中，先精加工燃气涡轮盘第一侧端F的加工型面，然后精加工第二侧端S的加工型面，并且两次精加工过程中的装夹位置均为夹持精车后的最大外圆4。从而可见，本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法，采用了统一的装夹定位位置，优化了加工方式，从而能够满足燃气涡轮盘成品中两个侧端型面之间对于同轴度的精度要求，避免装夹位置不统一带来的精度隐患；而且，由于加工燃气涡轮盘中两个侧端型面时，同轴度精度较高，从而能够避免燃气涡轮盘成品中最大外圆4的表面衔接处和中心孔的表面衔接处出现接刀台现象，以保证产品表面质量。

此外，本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法，采用统一的装夹定位，故不用更换夹具设备和刀具，减少精加工过程中准备时间，有助于提高生产效率。

综上可见，本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法，与现有技术相比，由于采用了统一的装夹定位位置，优化了加工方式，从而不仅提高了产品的表面加工质量和精度，交出质量更好的合格零件，而且能够提高生产效率，降低生产成本。

在具体实施例中，如图5所示，燃气涡轮盘的第一侧端的加工型面包括第一中间端面3、第一内孔面61、位于第一中间端面3和第一内孔面61之间的第一中间型面(包括第一外圆5及其周围型面)；第二侧端的加工型面包括第二中间端面2、第二内孔面62、位于第二中间端面2和第二内孔面62之间的第二中间型面(包括第二外圆1及其周围型面)；其中，第一内孔面61和第二内孔面62构成待加工零件的中心孔6。

在具体实施例中，上述燃气涡轮盘加工方法中的步骤一具体为(如图5所示，图中大箭头为夹持位置)：夹持第一侧端的第一外圆5定位，并支靠第一中间端面3，将最大外圆4精加工到位，并对第二中间端面2进行半精加工，从而为后续使用统一的定位外圆做好基础。一般情况下，燃气涡轮盘成品中的最大外圆4为榫槽外圆，从而最大外圆4的精加工工序包括精车榫槽外圆。

上述燃气涡轮盘加工方法中的步骤二具体为：夹持最大外圆4定位(如图6所示，图中大箭头为夹持位置)，并支靠第二中间端面2，将第一侧端F的加工型面(包括第一中间端面3、第一内孔面61和第一中间型面)精加工到位。

上述燃气涡轮盘加工方法中的步骤三具体为：夹持最大外圆4定位(如图7所示，图中大箭头为夹持位置)，并支靠第一中间端面3，将第二侧端S的加工型面(包括第二中间端面2、第二内孔面62和第二中间型面)精加工到位。

可见，本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中，要保护的核心是，精加工燃气涡轮盘的第一侧端F和第二侧端S时均夹持最大外圆4，即采用统一的装夹方式。

本文中，对于第一侧端F和第二侧端S的命名，只是为了说明是燃气涡轮盘中位置相对的两个侧端，并不具体限定具体是燃气涡轮盘中什么结构的侧端。因此，本发明对于燃气涡轮盘两个侧端的先后加工顺序并不做具体限定。

在实际生产过程中，上述燃气涡轮盘加工方法已经用于各种燃气涡轮盘的加工工艺中，效果很好，大大减少了精加工周期，提高了生产效率，保证了零件两个侧端型面的表面质量、精度以及相互要求，使得零件更进一步地满足设计要求。例如，图9所示的涡轮盘成品，采用本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法，与采用现有技术中的加工方法相比，不仅产品质量和精度以及产品合格率均有所提高，而且其精加工周期缩短为原来的75％。

在优选的具体实施例中，上述燃气涡轮盘加工方法中还包括，将第一侧端的加工型面和第二侧端的加工型面分别精加工到位后，采用中心孔磨床精加工待加工零件两端的中心孔，保证其同轴度在0.01mm以内，请参照图8；进一步地，待加工零件两端的中心孔精加工到位后，精磨待加工零件的高精度型面(即精度要求相对较高的型面)，具体为，磨工采用两顶尖顶住待加工零件两端的中心孔后，精磨待加工零件的高精度型面，请参照图9。

在优选的具体实施例中，上述燃气涡轮盘加工方法中，夹持最大外圆4时，或者夹持第一外圆5时，均采用软爪进行夹持定位，以保证最大外圆4的型面不受损伤。并且，在上述加工方法中，最大外圆4精加工到位后，精车第一侧端的加工型面和第二侧端的加工型面时，采用同一软爪夹持夹持最大外圆4。

为了进一步优化上述技术方案，本发明实施例提供的燃气涡轮盘加工方法中，在第二中间型面的第二外圆1上设置有标印(一般标印有轴颈位置)，在最大外圆4、第一侧端的加工型面精加工到位后，且在第二侧端的加工型面精加工前，将标印转标至第一中间端面3上，以便于记录加工流程。但是，对于标印的具体设置方式，本领域技术人员可根据实际情况进行设置，本发明对此不做具体限定。

在此需要说明的是，本发明提供的加工方法，并不局限于图1至图4或图5至图9所示结构的燃气涡轮盘，也可以适用于其它结构形式的燃气涡轮盘，只要该燃气涡轮盘的结构中包括最大外圆，以及位于最大外圆两侧的第一侧端和第二侧端，而且第一侧端和第二侧端之间的加工要求相互关联(例如同轴度精度要求)即可适用。本发明对于燃气涡轮盘的具体结构不做限定。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种燃气涡轮盘加工方法，用于制造所述燃气涡轮盘的待加工零件包括最大外圆(4)，以及位于所述最大外圆(4)两侧的第一侧端和第二侧端，其特征在于，所述加工方法包括：

步骤一，夹持所述第一侧端定位，将所述最大外圆(4)精加工到位，并对所述第二侧端用于夹装支靠的支靠端面进行半精加工；

步骤二，夹持所述最大外圆(4)定位，并支靠所述支靠端面，将所述第一侧端的加工型面精加工到位；

步骤三，夹持所述最大外圆(4)定位，将所述第二侧端的加工型面精加工到位。

2.根据权利要求1所述的燃气涡轮盘加工方法，其特征在于，所述第一侧端的加工型面包括第一中间端面(3)、第一内孔面(61)、位于所述第一中间端面(3)和所述第一内孔面(61)之间的第一中间型面；

所述第二侧端的加工型面包括第二中间端面(2)、第二内孔面(62)、位于所述第二中间端面(2)和所述第二内孔面(62)之间的第二中间型面，所述第二中间端面(2)为所述支靠端面；

其中，所述第一内孔面(61)和所述第二内孔面(62)构成所述待加工零件的中心孔(6)。

3.根据权利要求2所述的燃气涡轮盘加工方法，其特征在于，所述步骤一为：

夹持所述第一中间型面的第一外圆(5)定位，并支靠所述第一中间端面(3)，将所述最大外圆(4)精加工到位，并对所述第二中间端面(2)进行半精加工。

4.根据权利要求3所述的燃气涡轮盘加工方法，其特征在于，所述步骤二为：夹持所述最大外圆(4)定位，并支靠所述第二中间端面(2)，将所述第一中间端面(3)、所述第一内孔面(61)和所述第一中间型面精加工到位；

所述步骤三为，夹持所述最大外圆(4)定位，并支靠所述第一中间端面(3)，将所述第二中间端面(2)、所述第二内孔面(62)和所述第二中间型面精加工到位。

5.根据权利要求1-4任一项所述的燃气涡轮盘加工方法，其特征在于，将所述第一侧端的加工型面、所述第二侧端的加工型面分别精加工到位后，采用中心孔磨床精加工所述待加工零件两端的中心孔。

6.根据权利要求5所述的燃气涡轮盘加工方法，其特征在于，所述待加工零件两端的所述中心孔精加工到位后，精磨所述待加工零件中精度要求相对较高的型面。

7.根据权利要求6所述的燃气涡轮盘加工方法，其特征在于，磨工采用两顶尖顶住所述待加工零件两端的所述中心孔后，精磨所述待加工零件中所述精度要求相对较高的型面。

8.根据权利要求5-7任一项所述的燃气涡轮盘加工方法，其特征在于，夹持所述第一外圆(5)时，和/或夹持所述最大外圆(4)时，采用软爪进行夹持定位。

9.根据权利要求8所述的燃气涡轮盘加工方法，其特征在于，所述最大外圆(4)精加工到位后，精车所述第一侧端的加工型面和所述第二侧端的加工型面时，采用同一软爪夹持所述最大外圆(4)。

10.根据权利要求4所述的燃气涡轮盘加工方法，其特征在于，所述第二中间型面的第二外圆(1)上设置有标印，在所述最大外圆(4)、所述第一侧端的加工型面精加工到位后，且在所述第二侧端的加工型面精加工前，将所述标印转标至所述第一中间端面(3)上。