CN107838642A - 一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法 - Google Patents

一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，包括制备工件、对工件两侧的凸台A和凸台B进行粗加工、精加工凸台A形成轴颈A、半精加工凸台B、检验工件、使用双驱动五轴联动数控铣床精加工工件上的薄壁叶片体、再精加工凸台B形成轴颈B、对成品零件外表面毛刺进行处理和检验入库；采用本发明的技术方案，使用双驱动五轴联动数控铣床对叶片体的盆面和背面进行加工，并向叶片体两侧轴颈变形的相反方向施加夹紧力，使毛坯获得了有效定位，再对叶片体上的轴颈B进行精加工成型，在加工过程中穿插进行多次检验，保证了产品的质量，减小了轴颈A和轴颈B之间同轴度误差，提高了产品的制造精度和成品合格率。

Description

一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法。
背景技术
近年来，机械装备制造业快速发展，人们设计制造了各种各样的机械装备，以方便人们的生产、生活等各种活动，机械装备是由各个不同形状、大小及功能的零部件组成的，在航空、航天工业领域中广泛使用一类具有双轴颈薄壁叶片零件，这类双轴颈薄壁叶片零件的外表面一般应用在航空发动机中，随着航空发动机技术的发展，对这类双轴颈薄壁叶片零件的制造精度要求也日益提高，现有技术中，加工制造这类双轴颈薄壁叶片零件一般使用单驱动五轴联动数控铣床进行加工，但是，由于叶片体壁薄，对其工件的装夹、定位极为困难，并且在机械加工过程中所产生的切削热常常使叶片体产生较大的形变，而设置在叶片体侧面的轴颈是以中心孔定位进行夹紧，在加工型面过程中，下轴颈受切削力作用，易出现叶片体盆面、背面两个方向受力不均的情况而产生较大的形变，致使叶片体两侧的轴颈同轴度误差较大，致使产品合格率下降，据统计，采用这种加工方法加工的双轴颈薄壁叶片零件的合格率仅为70％左右。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法。
本发明提供了一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，包括以下步骤：
步骤一：制备工件：使用模锻方式制备工件，所述工件由薄壁形叶片坯以及设置于所述叶片坯相对两个侧面的圆柱形凸台A和凸台B组成；
步骤二：粗加工凸台A和凸台B：使用机械切削加工方法粗加工步骤一所述凸台A和凸台B，分别去除所述凸台A和凸台B上大部分材料，获得轴坯A和轴坯B；
步骤三：精加工轴坯A：使用机械切削加工方法精加工步骤二所述轴坯A，在轴坯A上加工出各个形状要素，获得轴颈A；
步骤四：半精加工轴坯B：使用磨床粗磨步骤二所述轴坯B，去除所述轴坯B上毛刺，获得半精轴坯B；
步骤五：检验工件：检验步骤三所述轴颈A和步骤四所述半精轴坯B的各个形状尺寸，将各个形状尺寸符合要求的工件作为毛坯，将各个形状尺寸不符合要求的工件作为废品；
步骤六:精加工叶片坯：将步骤五所述毛坯放置于双驱动五轴联动数控铣床上，并向所述毛坯施加多个方向的作用力使其固定夹紧，通过双驱动五轴联动数控铣床切削加工所述毛坯上叶片坯的盆面和背面，获得叶片体；
步骤七：精加工半精轴坯B：将步骤六所述加工好叶片体的毛坯通过使用机械切削加工方法加工步骤四所述半精轴坯B，在半精轴坯B上加工出各个形状要素，获得轴颈B；
步骤八：使用荧光检测方法对步骤七所述加工好轴颈B的毛坯进行检验，将各个形状尺寸精度符合要求的作为合格叶片；
步骤九：处理合格叶片外表面：对步骤八所述合格叶片的外表面进行处理，去除所述合格叶片外表面上留下的切削刀具划纹，修复所述合格叶片外表面上的划伤；
步骤十：检验入库：将步骤九所述经过表面处理后的合格叶片进行检测，将检测结果符合要求的合格叶片作为成品叶片送入成品仓库内保存。
所述步骤二所述粗加工凸台A和凸台B包括以下步骤：
步骤1：使用铣床铣削加工步骤二所述凸台A和凸台B的端面，使所述凸台A和凸台B的端面平整；
步骤2：使用钻床在步骤1所述凸台A和凸台B的端面的中心分别钻削加工出定位孔A和定位孔B；
步骤3：将步骤2所述加工好定位孔A和定位孔B的工件通过车床车削加工方式去除所述凸台A和凸台B外圆面上大部分材料，分别获得轴坯A和轴坯B。
所述步骤三所述精加工轴坯A包括以下步骤：
步骤1：使用磨床磨削加工所述轴坯A的外圆面，去除轴坯A上部分材料；
步骤2：在步骤1所述磨削加工好的轴坯A上使用车床车削加工出退刀槽A，获得轴颈A。
所述步骤六所述精加工叶片坯包括以下步骤：
步骤1：使用双驱动五轴联动数控铣床粗加工所述叶片坯的盆面和背面，去除所述叶片坯盆面和背面上大部分材料；
步骤2：使用抛光方法粗抛所述叶片坯的盆面和背面，去除叶片坯盆面和背面上留下的切削刀具划纹，也称为“刀花”、“刀轨纹路”；
步骤3：将经过步骤2加工好的毛坯清洗干净；
步骤4：将经过步骤3清洗好的毛坯进行整体去应力退火处理；
步骤5：应用腐蚀检验方法对步骤4所述经过退火处理后的毛坯进行检验；
步骤6：将经过步骤5检验合格的毛坯通过使用抛光方法精抛所述叶片坯的盆面和背面，获得叶片体。
所述步骤七所述精加工半精轴坯B包括以下步骤：
步骤1：使用车床精车切削加工所述半精轴坯B的端面；
步骤2：在步骤1所述半精轴坯B的端面使用钻床钻削加工出中心孔B；
步骤3：将步骤2所述加工好中心孔B的半精轴坯B通过使用车床车削加工所述半精轴坯B的外圆面，在所述半精轴坯B外圆面上加工出台阶；
步骤4：使用三坐标检测方法对步骤3所述加工好台阶的半精轴坯B的外形尺寸进行检测；
步骤5：将步骤4中尺寸检测合格的毛坯使用车床在所述半精轴坯B的端部加工出螺纹；
步骤6：使用铣床在所述半精轴坯B的外圆面上相对平行的两侧分别加工出铣扁面；
步骤7：使用车床在所述半精轴坯B的端部加工出鼓形面；
步骤8：使用车床在所述半精轴坯B的外圆面上车削加工去除工艺段；
步骤9：去除所述半精轴坯B外表面上所有毛刺，获得轴颈B。
所述步骤九所述合格叶片外表面处理包括以下步骤：
步骤1：将所述合格叶片清洗干净；
步骤2；对步骤1所述清洗干净的合格叶片的外形尺寸进行检验；
步骤3：修复所述合格叶片外表面上的划伤；
步骤4：使用振动光饰方式处理所述合格叶片的外表面，去除所述合格叶片外表面上所有毛刺。
所述步骤十所述检验入库包括以下步骤：
步骤1：对所述合格叶片的疲劳强度进行检查；
步骤2：计量步骤1中经过疲劳强度检查合格的合格叶片的重量，并记录；
步骤3：将经过步骤2计量后的所述合格叶片作为成品叶片送入成品仓库内保存。
所述步骤六中所述向所述毛坯施加多个方向的作用力使其固定夹紧包括：迎向所述轴颈A或所述半精轴坯B的端面施加的至少一个副夹紧力，以及迎向所述轴颈A或所述半精轴坯B的外圆面施加的至少一个主夹紧力。
本发明的有益效果在于：
采用本发明所提供的双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，相比现有技术，使用双驱动五轴联动数控铣床取代单驱动五轴联动数控铣床对叶片体的盆面和背面进行加工，在加工过程中穿插进行多次检验工作，保证了产品的质量，并在叶片体加工完成后，再对叶片体上的轴颈B进行精加工成型，对轴颈B进行精加工时，分别向轴颈A或轴颈B的外圆面施加主夹紧力，而向轴颈A或轴颈B的端面施加副夹紧力，使主夹紧力的方向与轴颈A或轴颈B预期产生变形的方向相反，使工件获得了有效的定位，减小了由于叶片体变形导致轴颈A和轴颈B之间产生较大的同轴度误差的情况，提高了产品的制造精度和成品合格率，据统计，使用本发明提供的加工方法，可使产品成品合格率达到90％以上。
附图说明
图1是本发明工件的结构示意图；
图2是本发明双轴颈薄壁叶片零件的结构示意图；
图3是本发明向毛坯施加作用力的示意图。
图中：1-叶片坯，2-凸台A，3-凸台B，4-叶片体，5-轴颈A，6-轴颈B，7-定位孔A，8-定位孔B，9-中心孔B，10-台阶，11-螺纹，12-铣扁面，13-鼓形面，14-退刀槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；
本发明提供了一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，如图1至图3所示，包括以下步骤：
步骤一：制备工件：使用模锻方式制备工件，工件由薄壁形叶片坯1以及设置于叶片坯1相对两个侧面的圆柱形凸台A2和凸台B3组成；
步骤二：粗加工凸台A2和凸台B3：使用机械切削加工方法粗加工步骤一凸台A2和凸台B3，分别去除凸台A2和凸台B3上大部分材料，获得轴坯A和轴坯B；
进一步地，步骤二粗加工凸台A2和凸台B3包括以下步骤：
步骤1：使用铣床铣削加工步骤二凸台A2和凸台B3的端面，使凸台A2和凸台B3的端面平整；
步骤2：使用钻床在步骤1凸台A2和凸台B3的端面的中心分别钻削加工出定位孔A7和定位孔B8；
步骤3：将步骤2加工好定位孔A7和定位孔B8的工件通过车床车削加工方式去除凸台A2和凸台B3外圆面上大部分材料，分别获得轴坯A和轴坯B。
步骤三：精加工轴坯A：使用机械切削加工方法精加工步骤二轴坯A，在轴坯A上加工出各个形状要素，获得轴颈A5；
进一步地，步骤三精加工轴坯A包括以下步骤：
步骤1：使用磨床磨削加工轴坯A的外圆面，去除轴坯A上部分材料；
步骤2：在步骤1磨削加工好的轴坯A上使用车床车削加工出退刀槽A14，获得轴颈A5。
步骤四：半精加工轴坯B：使用磨床粗磨步骤二轴坯B，去除轴坯B上毛刺，获得半精轴坯B；
步骤五：检验工件：检验步骤三轴颈A5和步骤四半精轴坯B的各个形状尺寸，将各个形状尺寸符合要求的工件作为毛坯，将各个形状尺寸不符合要求的工件作为废品；
步骤六:精加工叶片坯1：将步骤五毛坯放置于双驱动五轴联动数控铣床上，并向毛坯施加多个方向的作用力使其固定夹紧，通过双驱动五轴联动数控铣床切削加工毛坯上叶片坯1的盆面和背面，获得叶片体4；
进一步地，步骤六中向毛坯施加多个方向的作用力使其固定夹紧包括：迎向轴颈A5或半精轴坯B的端面施加的至少一个副夹紧力，以及迎向轴颈A5或半精轴坯B的外圆面施加的至少一个主夹紧力。
进一步地，步骤六精加工叶片坯1包括以下步骤：
步骤1：使用双驱动五轴联动数控铣床粗加工叶片坯1的盆面和背面，去除叶片坯1盆面和背面上大部分材料；
步骤2：使用抛光方法粗抛叶片坯1的盆面和背面，去除叶片坯1盆面和背面上留下的切削刀具划纹，也称为“刀花”、“刀轨纹路”；
步骤3：将经过步骤2加工好的毛坯清洗干净；
步骤4：将经过步骤3清洗好的毛坯进行整体去应力退火处理；
步骤5：应用腐蚀检验方法对步骤4经过退火处理后的毛坯进行检验；
步骤6：将经过步骤5检验合格的毛坯通过使用抛光方法精抛叶片坯1的盆面和背面，获得叶片体4。
步骤七：精加工半精轴坯B：将步骤六加工好叶片体4的毛坯通过使用机械切削加工方法加工步骤四半精轴坯B，在半精轴坯B上加工出各个形状要素，获得轴颈B6；
进一步地，步骤七精加工半精轴坯B包括以下步骤：
步骤1：使用车床精车切削加工半精轴坯B的端面；
步骤2：在步骤1半精轴坯B的端面使用钻床钻削加工出中心孔B9；
步骤3：将步骤2加工好中心孔B9的半精轴坯B通过使用车床车削加工半精轴坯B的外圆面，在半精轴坯B外圆面上加工出台阶10；
步骤4：使用三坐标检测方法对步骤3加工好台阶10的半精轴坯B的外形尺寸进行检测；
步骤5：将步骤4中尺寸检测合格的毛坯使用车床在半精轴坯B的端部加工出螺纹11；
步骤6：使用铣床在半精轴坯B的外圆面上相对平行的两侧分别加工出铣扁面12；
步骤7：使用车床在半精轴坯B的端部加工出鼓形面13；
步骤8：去除半精轴坯B外表面上所有毛刺，获得轴颈B6。
步骤八：使用荧光检测方法对步骤七加工好轴颈B6的毛坯进行检验，将各个形状尺寸精度符合要求的作为合格叶片；
步骤九：处理合格叶片外表面：对步骤八合格叶片的外表面进行处理，去除合格叶片外表面上留下的切削刀具划纹，修复合格叶片外表面上的划伤；
进一步地，步骤九合格叶片外表面处理包括以下步骤：
步骤1：将合格叶片清洗干净；
步骤2；对步骤1清洗干净的合格叶片的外形尺寸进行检验；
步骤3：修复合格叶片外表面上的划伤；
步骤4：使用振动光饰方式处理合格叶片的外表面，去除合格叶片外表面上所有毛刺。
步骤十：检验入库：将步骤九经过表面处理后的合格叶片进行检测，将检测结果符合要求的合格叶片作为成品叶片送入成品仓库内保存。
进一步地，步骤十检验入库包括以下步骤：
步骤1：对合格叶片的疲劳强度进行检查；
步骤2：计量步骤1中经过疲劳强度检查合格的合格叶片的重量，并记录；
步骤3：将经过步骤2计量后的合格叶片作为成品叶片送入成品仓库内保存。
采用本发明提供的技术方案，相比现有技术，使用双驱动五轴联动数控铣床取代单驱动五轴联动数控铣床对叶片体的盆面和背面进行加工，在加工过程中穿插进行多次检验工作，保证了产品的质量，并在叶片体加工完成后，再对叶片体上的轴颈B进行精加工成型，对轴颈B进行精加工时，分别向轴颈A或轴颈B的外圆面施加主夹紧力，而向轴颈A或轴颈B的端面施加副夹紧力，使主夹紧力的方向与轴颈A或轴颈B预期产生变形的方向相反，使工件获得了有效的定位，减小了由于叶片体变形导致轴颈A和轴颈B之间产生较大的同轴度误差的情况，提高了产品的制造精度和成品合格率，据统计，使用本发明提供的加工方法，可使产品成品合格率达到90％以上。

Claims (8)

1.一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：制备工件：使用模锻方式制备工件，所述工件由薄壁形叶片坯(1)以及设置于所述叶片坯(1)相对两个侧面的圆柱形凸台A(2)和凸台B(3)组成；
步骤二：粗加工凸台A(2)和凸台B(3)：使用机械切削加工方法粗加工步骤一所述凸台A(2)和凸台B(3)，分别去除所述凸台A(2)和凸台B(3)上大部分材料，获得轴坯A和轴坯B；
步骤三：精加工轴坯A：使用机械切削加工方法精加工步骤二所述轴坯A，在轴坯A上加工出各个形状要素，获得轴颈A(5)；
步骤四：半精加工轴坯B：使用磨床粗磨步骤二所述轴坯B，去除所述轴坯B上毛刺，获得半精轴坯B；
步骤五：检验工件：检验步骤三所述轴颈A(5)和步骤四所述半精轴坯B的各个形状尺寸，将各个形状尺寸符合要求的工件作为毛坯，将各个形状尺寸不符合要求的工件作为废品；
步骤六:精加工叶片坯(1)：将步骤五所述毛坯放置于双驱动五轴联动数控铣床上，并向所述毛坯施加多个方向的作用力使其固定夹紧，通过双驱动五轴联动数控铣床切削加工所述毛坯上叶片坯(1)的盆面和背面，获得叶片体(4)；
步骤七：精加工半精轴坯B：将步骤六所述加工好叶片体(4)的毛坯通过使用机械切削加工方法加工步骤四所述半精轴坯B，在半精轴坯B上加工出各个形状要素，获得轴颈B(6)；
步骤八：使用荧光检测方法对步骤七所述加工好轴颈B(6)的毛坯进行检验，将各个形状尺寸精度符合要求的作为合格叶片；
步骤九：处理合格叶片外表面：对步骤八所述合格叶片的外表面进行处理，去除所述合格叶片外表面上留下的切削刀具划纹，修复所述合格叶片外表面上的划伤；
步骤十：检验入库：将步骤九所述经过表面处理后的合格叶片进行检测，将检测结果符合要求的合格叶片作为成品叶片送入成品仓库内保存。
2.如权利要求1所述的一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，其特征在于：所述步骤二所述粗加工凸台A(2)和凸台B(3)包括以下步骤：
步骤1：使用铣床铣削加工步骤二所述凸台A(2)和凸台B(3)的端面，使所述凸台A(2)和凸台B(3)的端面平整；
步骤2：使用钻床在步骤1所述凸台A(2)和凸台B(3)的端面的中心分别钻削加工出定位孔A(7)和定位孔B(8)；
步骤3：将步骤2所述加工好定位孔A(7)和定位孔B(8)的工件通过车床车削加工方式去除所述凸台A(2)和凸台B(3)外圆面上大部分材料，分别获得轴坯A和轴坯B。
3.如权利要求1所述的一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，其特征在于：所述步骤三所述精加工轴坯A包括以下步骤：
步骤1：使用磨床磨削加工所述轴坯A的外圆面，去除轴坯A上部分材料；
步骤2：在步骤1所述磨削加工好的轴坯A上使用车床车削加工出退刀槽A(14)，获得轴颈A(5)。
4.如权利要求1所述的一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，其特征在于：所述步骤六所述精加工叶片坯(1)包括以下步骤：
步骤1：使用双驱动五轴联动数控铣床粗加工所述叶片坯(1)的盆面和背面，去除所述叶片坯(1)盆面和背面上大部分材料；
步骤2：使用抛光方法粗抛所述叶片坯(1)的盆面和背面，去除叶片坯(1)盆面和背面上留下的切削刀具划纹；
步骤3：将经过步骤2加工好的毛坯清洗干净；
步骤4：将经过步骤3清洗好的毛坯进行整体去应力退火处理；
步骤5：应用腐蚀检验方法对步骤4所述经过退火处理后的毛坯进行检验；
步骤6：将经过步骤5检验合格的毛坯通过使用抛光方法精抛所述叶片坯(1)的盆面和背面，获得叶片体(4)。
5.如权利要求1所述的一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，其特征在于：所述步骤七所述精加工半精轴坯B包括以下步骤：
步骤1：使用车床精车切削加工所述半精轴坯B的端面；
步骤2：在步骤1所述半精轴坯B的端面使用钻床钻削加工出中心孔B(9)；
步骤3：将步骤2所述加工好中心孔B(9)的半精轴坯B通过使用车床车削加工所述半精轴坯B的外圆面，在所述半精轴坯B外圆面上加工出台阶(10)；
步骤4：使用三坐标检测方法对步骤3所述加工好台阶(10)的半精轴坯B的外形尺寸进行检测；
步骤5：将步骤4中尺寸检测合格的毛坯使用车床在所述半精轴坯B的端部加工出螺纹(11)；
步骤6：使用铣床在所述半精轴坯B的外圆面上相对平行的两侧分别加工出铣扁面(12)；
步骤7：使用车床在所述半精轴坯B的端部加工出鼓形面(13)；
步骤8：去除所述半精轴坯B外表面上所有毛刺，获得轴颈B(6)。
6.如权利要求1所述的一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，其特征在于：所述步骤九所述合格叶片外表面处理包括以下步骤：
步骤1：将所述合格叶片清洗干净；
步骤2；对步骤1所述清洗干净的合格叶片的外形尺寸进行检验；
步骤3：修复所述合格叶片外表面上的划伤；
步骤4：使用振动光饰方式处理所述合格叶片的外表面，去除所述合格叶片外表面上所有毛刺。
7.如权利要求1所述的一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，其特征在于：所述步骤十所述检验入库包括以下步骤：
步骤1：对所述合格叶片的疲劳强度进行检查；
步骤2：计量步骤1中经过疲劳强度检查合格的合格叶片的重量，并记录；
步骤3：将经过步骤2计量后的所述合格叶片作为成品叶片送入成品仓库内保存。
8.如权利要求1所述的一种双轴颈薄壁叶片零件的加工方法，其特征在于：所述步骤六中所述向所述毛坯施加多个方向的作用力使其固定夹紧包括：迎向所述轴颈A(5)或所述半精轴坯B的端面施加的至少一个副夹紧力，以及迎向所述轴颈A(5)或所述半精轴坯B的外圆面施加的至少一个主夹紧力。
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