CN107553224A - 一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法 - Google Patents

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张澜禹
李绍鹏
王文博
温学兵
王冬
杨�嘉
刘海滨
康睿
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Abstract

本发明公开了一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，以叶身六点定位将低压涡轮导向叶片固定在五轴数控磨削加工中心中；低压涡轮导向叶片安装完成之后，设定加工过程中的8个工位，合理选择叶片定位方法，利用五轴数控磨削加工中心砂轮库，设计多种滚轮结构，制定一次装夹多工位磨削工艺路线、工艺参数；通过合理的工艺参数设计，工艺方法简单，成本低，可以有效利用五轴数控磨削加工中心，实现多工位加工，零件变形小，突破现有工艺模式，提高加工质量，缩短加工周期，同时本发明的加工工艺还具有实用性强，为其他零件解决此类问题提供了一种全新的思路。

Description

一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法
技术领域
该发明属于航空发动机涡轮导向叶片制造领域，具体涉及一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法。
背景技术
某新型低压涡轮导向叶片采用悬臂薄型的“工”字型下缘板结构。这种新结构叶片从加工工艺性方面看，一是壁薄，端面窄需定位，不利于工装设计；二是加工下缘板径向面会产生变形，难以保证加工尺寸精度，其工艺方案难以制定，三是需加工面较多，反复装夹，零件变形与公差累积大。
发明内容
针对以上问题，通过对零件设计结构、工艺流程的分析，本发明的目的是提出一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，优化加工工艺，缩短加工周期。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，包括以下步骤：
1)以叶身六点定位将低压涡轮导向叶片固定在五轴数控磨削加工中心中；
2)低压涡轮导向叶片安装完成之后，设定加工过程中的8个工位，其中，
工位1时，叶片外圈朝上内圈朝下，叶片与水平面夹角为90°；
工位2为工位1顺时针旋转115°；
工位3与工位1相同；
工位4为工位1顺时针旋转15°；
工位5为工位1顺时针旋转65°；
工位6为工位1顺时针旋转115°；
工位7为工位1顺时针旋转180°；
工位8为工位1逆时针旋转110°；
3)开始加工，首先采用工位1、3和7进行加工，其中，工位1、3和4采用第一砂轮依次加工，每个工位加工均包括8刀进给，第一砂轮规格为300×15×76.2mm；
然后，采用工位2、5和6进行加工，工位2、5和6采用第二砂轮依次加工，每个工位加工均包括8刀进给，第二砂轮规格：300×12×76.2mm；
然后，采用工位4进行加工，工位4通过第三砂轮分8刀进给，第三砂轮规格：300×20×76.2mm；
最后，采用工位8进行加工，工位8通过第四砂轮分8刀进给，第四砂轮规格：300×15×76.2mm。
所述叶身六点定位包括以下步骤，选取3个点定位叶片轴向位置，取2点定位叶片径向位置，取1点定位叶片角向位置。
定位完毕后通过0.02mm塞尺检查定位面装夹到位。
步骤3)中，所有砂轮加工中，线速度为18m/min，砂轮的进给速度为300～320mm/min。
步骤3)加工过程中，冷却压力10bar，冲洗压力12bar。
步骤3)中所有砂轮规格均为WA80F。
步骤3)中，所有砂轮的8刀进给量均为：2.5mm→2mm→1.5mm→1mm→0.5mm→0.2mm→0.05mm→0mm。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果，本发明提出了一种全新的多工位一次加工低压涡轮导向叶片的方法，核心是根据叶片结构，合理选择叶片定位方法，利用五轴数控磨削加工中心砂轮库，设计多种滚轮结构，制定一次装夹多工位磨削工艺路线、工艺参数；通过合理的工艺参数设计，工艺方法简单，成本低，可以有效利用五轴数控磨削加工中心，实现多工位加工，零件变形小，突破现有工艺模式，提高加工质量，缩短加工周期，同时本发明的加工工艺还具有实用性强，为其他零件解决此类问题提供了一种全新的思路。
该工艺还具有方法简单，可操作性强，使用五轴数控磨削加工中心，一次装夹实现多工位加工，解决了现有加工工艺装夹次数多，零件易变形，需大量工装夹具，工艺繁琐且效率低。提供了一种全新的低压涡轮导向叶片的加工工艺，有效提高生产效率和质量，能够广泛用于航空发动机行业低压涡轮导向叶片加工。
附图说明
图1为叶片定位点示意图。
图2为叶片加工面示意图。
图3为填充牙脱粉机加示意图。
图4为加工工位示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1、图2和图3所示，以某发动机的涡轮导向叶片为例，叶片周向弦长和径向高度大，分别达到150mm和240mm，轴向尺寸小，最大处仅为40mm，叶片叶身最大厚度为3.2mm，其结构特点为下缘板为悬臂薄型的“工”字型结构，K417材料，刚性差易变形；考虑到叶片结构特点，并且由于涡轮导向叶片的大而窄特殊结构，反复装夹叶片易变形，因此以叶身六点定位，如图1所示，六点分别为图中的A1、A2、B1、B2、C1和D1，采用五轴数控磨削加工中心，可8工位一次加工工字形缘板面，2)低压涡轮导向叶片安装完成之后，设定加工过程中的8个工位，其中：
工位1时，叶片外圈朝上内圈朝下，叶片与水平面夹角为90°；
工位2为工位1顺时针旋转115°；
工位3与工位1相同；
工位4为工位1顺时针旋转15°；
工位5为工位1顺时针旋转65°；
工位6为工位1顺时针旋转115°；
工位7为工位1顺时针旋转180°；
工位8为工位1逆时针旋转110°；
具体加工参数见参数表1。
表1具体加工参数
a、工位1、3、7加工参数表：
b、工位2、5、6加工参数表：
c、工位4加工参数表：
d、工位8加工参数表：
考虑到叶片具体结构，砂轮的干涉与磨损，防止磨削烧伤，减小零件变形，安排工艺如下：
1、叶片装夹：
以叶身6点定位，选取3个点定位叶片轴向位置，取2点定位叶片径向位置，取1点定位叶片角向位置，通过0.02mm塞尺检查定位面装夹到位。
2、多工位加工工艺
装夹到位后，根据叶片与五轴数控磨削加工中心特点，分8个工位进行加工，具体见图4工位示意图，加工时按工位1、3、7→工位2、5、6→工位4→工位8利用五轴数控磨削加工中心砂轮库更换4次砂轮进行加工。
1)工位1、3、7加工：
工位1、3、7采用同第一砂轮依次加工3个工位，分8刀进给。
砂轮要求：砂轮的8刀进给量：2.5mm→2mm→1.5mm→1mm→0.5mm→0.2mm→0.05mm→0mm，砂轮线速度18m/min，砂轮进给速度300-320mm/min，砂轮规格：300×15×76.2(WA80F)。
冷却要求：冷却压力10bar，冲洗压力12bar。
加工角度要求：工位1、3、4装夹后与水平面呈90°进行加工。
2)工位2、5、6加工：
工位2、5、6采用第二砂轮一次加工3个工位，分8刀进给。
砂轮要求：砂轮8刀进给量：2.5mm→2mm→1.5mm→1mm→0.5mm→0.2mm→0.05mm→0mm，砂轮线速度18m/min，砂轮进给速度300-320mm/min，砂轮规格：300×12×76.2(WA80F)。
冷却要求：冷却压力10bar，冲洗压力12bar。
加工角度要求：工位2、5、6装夹后与水平面呈25°。
3)工位4加工：
工位4采用分8刀进给。
砂轮要求：砂轮8刀进给量：2.5mm→2mm→1.5mm→1mm→0.5mm→0.2mm→0.05mm→0mm，砂轮线速度18m/min，砂轮进给速度300-320mm/min，砂轮规格：300×20×76.2(WA80F)。
冷却要求：冷却压力10bar，冲洗压力12bar。
加工角度要求：工位7装夹后与水平面呈90°。
4)工位8加工：
工位8采用分8刀进给。
砂轮要求：砂轮8刀进给量：2.5mm→2mm→1.5mm→1mm→0.5mm→0.2mm→0.05mm→0mm，砂轮线速度18m/min，砂轮进给速度300-320mm/min，砂轮规格：300×15×76.2(WA80F)。
冷却要求：冷却压力10bar，冲洗压力12bar。
加工角度要求：工位8装夹后与水平面呈110°。
本发明的工艺方法简单，可操作性强，使用五轴缓进磨床一次装夹实现多工位加工，提高叶片生产效率和质量，提供了一种低压涡轮导向叶片的加工工艺，能够广泛用于航空发动机行业低压涡轮导向叶片。

Claims (7)

1.一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以叶身六点定位将低压涡轮导向叶片固定在五轴数控磨削加工中心中；
2)低压涡轮导向叶片安装完成之后，设定加工过程中的8个工位，其中，
工位1时，叶片外圈朝上内圈朝下，叶片与水平面夹角为90°；
工位2为工位1顺时针旋转115°；
工位3与工位1相同；
工位4为工位1顺时针旋转15°；
工位5为工位1顺时针旋转65°；
工位6为工位1顺时针旋转115°；
工位7为工位1顺时针旋转180°；
工位8为工位1逆时针旋转110°；
3)开始加工，首先采用工位1、3和7进行加工，其中，工位1、3和4采用第一砂轮依次加工，每个工位加工均包括8刀进给，第一砂轮规格为300×15×76.2mm；
然后，采用工位2、5和6进行加工，工位2、5和6采用第二砂轮依次加工，每个工位加工均包括8刀进给，第二砂轮规格：300×12×76.2mm；
然后，采用工位4进行加工，工位4通过第三砂轮分8刀进给，第三砂轮规格：300×20×76.2mm；
最后，采用工位8进行加工，工位8通过第四砂轮分8刀进给，第四砂轮规格：300×15×76.2mm。
2.根据权利要求1所述的一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，其特征在于，所述叶身六点定位包括以下步骤，选取3个点定位叶片轴向位置，取2点定位叶片径向位置，取1点定位叶片角向位置。
3.根据权利要求2所述的一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，其特征在于，定位完毕后通过0.02mm塞尺检查定位面装夹到位。
4.根据权利要求1所述的一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，其特征在于，步骤3)中，所有砂轮加工中，线速度为18m/min，砂轮的进给速度为300～320mm/min。
5.根据权利要求1所述的一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，其特征在于，步骤3)加工过程中，冷却压力10bar，冲洗压力12bar。
6.根据权利要求1所述的一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，其特征在于，步骤3)中所有砂轮规格均为WA80F。
7.根据权利要求1所述的一种低压涡轮导向叶片多工位加工工艺方法，其特征在于，步骤3)中，所有砂轮的8刀进给量均为：2.5mm→2mm→1.5mm→1mm→0.5mm→0.2mm→0.05mm→0mm。
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