CN107971625A - 一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械领域，具体涉及一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法。本发明的技术方案为：将导向罩与主轴套在一起，在已经安装零件的前提下，进行3次惯性摩擦焊机焊接零件时所用焊接压力的主轴侧与尾座侧顶撞试验；顶撞试验过程中拧紧内六方螺栓，驱动尾座侧与主轴侧分开后保持适当距离，继续拧紧内六方螺栓；旋转主轴对导向罩内径进行跳动测量，并记录8个方向实际跳动值；将尾座调整到符合导向罩内径的8个方向实际跳动值的位置，然后予以固定；将导向罩调整至其在尾座上的原始位置，最后拧紧导向罩斜铁和内六方螺栓。本发明保证了摩擦焊零件的同轴度，有效减少了因同轴度以及动平衡量不合格而产生的废品率。

Description

一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法

技术领域

本发明属于机械领域，具体涉及一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法。

背景技术

航空发动机压气机转子组合件，是发动机的关键件，由材料为GH4169的5级单盘通过惯性摩擦焊工艺连接而成，该零件结构复杂，内外型面加工空间狭小，敞开性差，尺寸精度及技术条件要求严格，其中盘与盘腹板之间的同轴度要求一直是设计重点要求的技术条件之一，其数值的高低直接影响着压气机转子的动平衡量的大小，甚至引起发动机喘振。

惯性摩擦焊接是一种固态焊接过程,即两个待焊零件，一个装夹在摩擦焊机主轴上，一个装夹在摩擦焊机尾座上，将主轴上的飞轮加速到预定的转速而产生出动能，然后脱开马达，靠飞轮的惯性继续旋转，这时液压油缸加压使两个零件接触并摩擦，随着飞轮速度的降低，飞轮上所储存的动能转化为摩擦所产生的热能，在飞轮扭矩和油缸压力的联合作用下对接触面产生强大的锻造作用而使两个零件焊接在一起。惯性摩擦焊是世界上最先进的连接技术之一。它焊出的焊缝为锻造的、超细的、等轴晶粒组织，摩擦焊缝接头强度等于甚至稍高于母材的强度，不产生与熔化和凝固有关的冶金缺陷，如气孔、夹杂和裂纹等。摩擦焊焊接接头为整体同步均匀加热，受力均匀，热输入速度快，热影响区窄。由于摩擦压力和扭矩的联合作用，摩擦焊有“自清理”作用，所以焊缝很少产生冶金缺陷。摩擦焊机可控参数少，易形成优质、稳定、经济性好的焊缝，摩擦焊接精度高。

惯性摩擦焊机包括主轴、尾座、导向罩、尾座位置调整机构和导向罩精度控制装置，尾座位置调整机构为4块尾座斜铁，导向罩精度控制装置为4块导向罩斜铁，导向罩通过内六角螺栓安装在尾座上。在摩擦焊接过程中，特别是在航空发动机鼓筒类零件焊接过程中，为保证发动机转子同轴度精度，需要进行摩擦焊机主轴与尾座侧的同轴度精度调整，以满足焊接后零件的同轴度要求，而传统的焊机同轴度调整技术由于是在非焊接状态下进行测量并获得的，所以无法准确反映出主轴与尾座零件在焊接状态下真实的相对位置，这样直接导致了焊接正式件的零件同轴度常常无法满足要求而超差，也没有充分挖掘出焊机的潜力。造成压气机转子动平衡数值超差，零件呈报处理。

惯性摩擦焊机焊接压力为380吨，在焊接高温合金组件时焊机主轴侧需要配重重达5吨的3个大飞轮，并且大飞轮需要不断拆卸与安装，在5吨重的飞轮压力的作用下主轴相对尾座侧之间的同轴度在非焊接状态下经常处于0.02mm-0.18mm偏心的状态，即主轴侧下沉，这样第一导致了当焊机主轴插入尾座时与尾座上的导向罩轴承发生严重的挤压现象，严重磨损了主轴表面，破坏了焊机精度，第二就是导致在非焊接状态下测量不能得到焊机在焊接状态下主轴与尾座之间真实的同轴情况，用这种状态的测量数据调整焊机主轴与尾座之间的同轴度将很容易导致焊接零件的同轴度超差。非焊接状态下的主轴和尾座之间同轴度测量是指在主轴侧安放1个三角支架，在支架上安装百分表，随着主轴的转动表针测量尾座上的相关基准面的径跳值，用这样的方法来检查同轴度势必将主轴倾斜的偏差带到两者之间的同轴度数值中来。如附图5所示，假设尾座自身跳动为零的状态下，如果在图中“0”点处把表调零，那么主轴带动百分表旋转180°后由于主轴下沉的影响在180°的位置处百分表的跳动为△L，这个△L就是由于主轴下沉导致的主轴中心线与尾座中心线之间的差值，下沉越大，△L越大；如果以这种状态进行主轴与尾座之间的精度调整，比如说尾座与主轴同轴度调整为“0”对“0”，那么实际上两者之间还存在着△L/2的径向偏差，所焊接出来的零件的径向同轴度很有可能跳动值为△L/2，而在实际生产中我们也曾验证了上述情况是真实存在的，比如调整为“0”对“0”时焊件焊后同轴度为0.25mm左右。已经属于严重超差(要求在0.1mm以内)。这些都证明在非焊接状态下将主轴与尾座调整成“0”对“0”的状态是不能焊接出合格产品的。

而焊机处于焊接状态(顶撞状态)时，即主轴套入尾座导向罩中时尾座侧在295.7MPa焊接压力的作用下将主轴牢牢地顶正了，使主轴下沉现象消失，△L偏差情况也消失，此时主轴与尾座之间的相对位置处于直线平行状态，所以说在焊接压力作用下才是主轴与尾座之间真实的位置状态，这与非焊接状态时(主轴尾座分离)的主轴与尾座之间的相对位置状态是不一致的，这就使在非焊接状态下使用上述三角表架方法进行的同轴度测量和调整并没有真正反映出焊接状态时主轴和尾座之间的真正的相对位置。

发明内容

本发明提供一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法，保证了摩擦焊零件的同轴度，有效减少了因同轴度以及动平衡量不合格而产生的废品率。

本发明的技术方案如下：

一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法，惯性摩擦焊机包括主轴、尾座、导向罩、尾座位置调整机构和导向罩精度控制装置，尾座位置调整机构为4块尾座斜铁，导向罩精度控制装置为4块导向罩斜铁，导向罩通过内六角螺栓安装在尾座上，包括如下步骤：

1)在非焊接状态下调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧之间的同轴度，在主轴侧安放一个三角支架，在三角支架上安装百分表，随着主轴的转动百分表测量尾座基准面及导向罩基准面的径跳值，通过调整尾座斜铁及导向罩斜铁，保证尾座基准面及导向罩基准面的径跳值为零，记录下导向罩在尾座上的原始位置；

2)拧松内六方螺栓和导向罩斜铁，将导向罩与主轴套在一起，在已经安装零件的前提下，进行3次惯性摩擦焊机焊接零件时所用焊接压力的主轴侧与尾座侧顶撞试验；顶撞试验过程中拧紧内六方螺栓，驱动尾座侧与主轴侧分开后保持适当距离，继续拧紧内六方螺栓；

3)在主轴侧安装上三角支架和百分表后，旋转主轴对导向罩内径进行跳动测量，并记录8个方向实际跳动值；

4)通过调整尾座斜铁，利用主轴侧的三角支架和百分表测量尾座基准面，将尾座调整到符合导向罩内径的8个方向实际跳动值的位置，然后予以固定；

5)松开内六方螺栓，将导向罩调整至其在尾座上的原始位置，最后拧紧导向罩斜铁和内六方螺栓。

本发明的有益效果为：本发明能够获取在焊接压力作用下主轴与尾座之间真实的同轴度状态的数据，以便利用该数据进行焊机主轴侧与尾座侧之间的同轴度精度的调整，减少使用试验件进行多件次的摸索，降低正式件焊前480B惯性摩擦焊机的调整费用，缩短调整时间。本发明的方法，保证了摩擦焊零件的同轴度，有效减少了因同轴度以及动平衡量不合格而产生的废品率。

附图说明

图1为惯性摩擦焊机结构示意图；

图2为主轴与尾座在测量状态图；

图3为尾座与导向罩结构图；

图4为导向罩内径8向测量数据图；

图5为同轴度偏差计算原理图。

具体实施方式

如图1-3所示，480B惯性摩擦焊机的导向罩4与主轴1属于过渡配合，允许的最大过盈量为0.0254mm，且直径达876.3mm的主轴1自身径跳仅为0.03mm，可以在主轴1与尾座3处于焊接压力作用下的顶撞时间内(120秒)时松开内六角螺栓9，巧妙地利用导向罩4与主轴1在顶撞状态下同心的原理，通过导向罩4这个“印章”将主轴1相对尾座3的位置“印”在尾座3上，这样就得到了在焊接顶撞状态下主轴1与尾座3之间真实的同轴度状态，在得到这种状态下的主轴1与尾座3间同轴情况数据的条件下再进行尾座3位置相对主轴1的调解，虽然在非焊接顶锻状态下不同心，但是其实两者在焊接状态下已经基本同心了，用这样的状态进行零件2摩擦焊接，均可以满足零件2焊接跳动为0.1mm的技术要求。

具体包括如下步骤：

1)在非焊接状态下调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧之间的同轴度，在主轴1侧安放一个三角支架5，在三角支架5上安装百分表6，随着主轴1的转动百分表6测量尾座基准面及导向罩基准面的径跳值，通过调整尾座斜铁7及导向罩斜铁8，保证尾座基准面及导向罩基准面的径跳值为零，记录下导向罩4在尾座3上的原始位置；

2)拧松内六方螺栓9和导向罩斜铁8，将导向罩4与主轴1套在一起，在已经安装零件2的前提下，进行3次惯性摩擦焊机焊接零件时所用焊接压力的主轴侧与尾座侧顶撞试验；顶撞试验过程中拧紧内六方螺栓9，驱动尾座侧与主轴侧分开后保持适当距离，继续拧紧内六方螺栓9；

3)在主轴侧安装上三角支架5和百分表6后，旋转主轴1对导向罩4内径进行跳动测量，并记录8个方向实际跳动值，如图4所示；

4)通过调整尾座斜铁7，利用主轴侧的三角支架5和百分表6测量尾座基准面，将尾座3调整到符合导向罩4内径的8个方向实际跳动值的位置，然后予以固定；

5)松开内六方螺栓9，将导向罩4调整至其在尾座3上的原始位置，最后拧紧导向罩斜铁8和内六方螺栓9。

Claims (1)

1.一种调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧同轴度的专用方法，惯性摩擦焊机包括主轴、尾座、导向罩、尾座位置调整机构和导向罩精度控制装置，尾座位置调整机构为4块尾座斜铁，导向罩精度控制装置为4块导向罩斜铁，导向罩通过内六角螺栓安装在尾座上，其特征在于，包括如下步骤：

1)在非焊接状态下调整惯性摩擦焊机主轴侧与尾座侧之间的同轴度，在主轴侧安放一个三角支架，在三角支架上安装百分表，随着主轴的转动百分表测量尾座基准面及导向罩基准面的径跳值，通过调整尾座斜铁及导向罩斜铁，保证尾座基准面及导向罩基准面的径跳值为零，记录下导向罩在尾座上的原始位置；

2)拧松内六方螺栓和导向罩斜铁，将导向罩与主轴套在一起，在已经安装零件的前提下，进行3次惯性摩擦焊机焊接零件时所用焊接压力的主轴侧与尾座侧顶撞试验；顶撞试验过程中拧紧内六方螺栓，驱动尾座侧与主轴侧分开后保持适当距离，继续拧紧内六方螺栓；

3)在主轴侧安装上三角支架和百分表后，旋转主轴对导向罩内径进行跳动测量，并记录8个方向实际跳动值；

4)通过调整尾座斜铁，利用主轴侧的三角支架和百分表测量尾座基准面，将尾座调整到符合导向罩内径的8个方向实际跳动值的位置，然后予以固定；

5)松开内六方螺栓，将导向罩调整至其在尾座上的原始位置，最后拧紧导向罩斜铁和内六方螺栓。