CN109365833B - 一种径向涡流器加工工装及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种径向涡流器加工工装及加工方法,加工工装包括底座和定位销;底座上设置有底座凹槽,底座凹槽底部设置有定位销凹槽。加工方法包括粗车径向涡流器的大端外端面;通过加工工装上定位并压紧待加工零件,然后粗车出径向涡流器的小端;接着依次粗车出径向涡流器的大端内端面;精车出径向涡流器的大端外端面,珩磨加工径向涡流器的大端外端面;精车出径向涡流器的小端,精车出径向涡流器的大端内端面。加工工装通过采用槽定位方式保证了零件的准确定位;由定位销配合车床顶尖压紧的方式实现了快速装夹,加工效率得到了显著提高。加工方法保证了径向涡流器的表面质量和精度,使零件的加工质量得到了大幅提升,加工效率为传统加工方法的4倍。
Description
技术领域
本发明属于涡流器加工领域,涉及一种径向涡流器加工工装及加工方法。
背景技术
涡流器用于不同类型的燃烧室,安装于火焰筒的前端,使高温燃气在火焰筒的头部产生低速回流区,使空气和燃油掺混,提高燃烧效率和稳定火焰,目的是能够获得较好的燃烧效果。
目前部分带文氏管的径向涡流器毛料为复杂结构精铸件,尺寸小、结构复杂、机械加工精度高。且其设计材料存在硬度高、存在硬质点、导热系数低等问题。技术人员在实际工作中发现,采用传统的车削加工方法加工径向涡流器,加工后零件表面粗糙度差,且零件变形严重,生产效率低;报废零件较多,导致加工合格率低。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种径向涡流器加工工装及加工方法。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种径向涡流器加工工装,包括底座和定位销;底座上设置有卡紧所述径向涡流器的大端的底座凹槽,底座凹槽底部设置有容纳定位销一端的定位销凹槽。
本发明径向涡流器加工工装的进一步改进在于:
底座凹槽的深度为0.8mm。
一种径向涡流器加工方法,所述径向涡流器包括大端、小端以及连接大端和小端的叶片,小端上设置小端定位台阶和小端端面槽,小端端面槽的槽壁上设置小端内孔;所述加工方法包括以下步骤:
步骤1:将待加工零件固定在车床上,采用车削加工方式粗车径向涡流器的大端外端面;
步骤2:将权利要求1所述的径向涡流器加工工装安装在车床上,然后将完成步骤1的零件在径向涡流器加工工装上定位,并压紧;采用车削加工方式依次粗车出径向涡流器的小端定位台阶、小端端面槽以及大端内端面;
步骤3:将完成步骤2的零件通过软爪安装在车床上,采用车削加工方式依次精车出径向涡流器的大端外端面、小端定位台阶、小端端面槽、小端内孔以及大端内端面;其中,精车出径向涡流器的大端外端面后先在磨床上珩磨径向涡流器的大端外端面。
本发明径向涡流器加工方法进一步的改进在于:
述车削加工方式中采用硬质合金刀片作为车削刀具。
硬质合金刀片为CNMG120408MS、LCMF-1604M0-0400-MP CP500或CNMG120404MS。
车削加工方式中切削速度6.25m/min,进给量0.05mm/r,切削深度0.3mm。
步骤2中将完成步骤1的零件在径向涡流器工装上定位的具体方法为:
将完成步骤1的零件上粗车出的径向涡流器的大端外端面卡进径向涡流器工装底座上设置的底座凹槽内,完成定位。
步骤2中压紧的具体方法为:
将定位销穿过定位好的零件上的孔后安装在径向涡流器工装的定位销凹槽内,通过车床顶尖压紧定位销来压紧零件。
径向涡流器为K605钴基高温合金材质。
径向涡流器为带文氏管的径向涡流器。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明的径向涡流器加工工装通过设置0.8mm深的底座凹槽,将径向涡流器的大端卡进底座凹槽内部,采用槽定位的方式取代了传统的压紧定位,保证了零件的准确定位;避免了传统压紧定位方式零件在夹紧力作用下,容易产生变形,从而影响加工精度的情况。压紧方式由定位销配合顶尖压紧的方式代替了定位螺栓压紧,实现了快速装夹,加工效率得到了显著提高。
本发明径向涡流器加工方法通过依次进行采用车削加工方式粗车径向涡流器的大端的外端面;将零件在径向涡流器加工工装上定位,并压紧;采用车削加工方式依次粗车径向涡流器的小端端面、小端定位台阶以及小端端面槽以及大端内端面;然后将零件通过软爪安装在车床上,采用车削加工方式依次精车径向涡流器的大端外端面、精车小端端面、精车小端定位台阶、精车小端端面槽、精车小端内孔、精车大端内端面的工艺路线,其中,精车出径向涡流器的大端外端面后先在磨床上珩磨径向涡流器的大端外端面,并采用新型的径向涡流器加工工装,保证了径向涡流器的表面质量和精度,使零件的加工质量得到了大幅提升,加工效率为传统加工方法的4倍。
进一步的,采用硬质合金刀片作为切削刀具,解决了在切削过程中由于切削力大、切削温度高,刀具容易破碎和变形,甚至发生崩刃的问题。
进一步的,选择最优化的切削参数,切削速度6.25m/min,进给量0.05mm/r,切削深度0.3mm,在切削过程中刀具与零件接触均匀,不会产生振刀,解决了径向涡流器表面容易产生波纹状微量凸起和后刀面积屑瘤的问题。
附图说明
图1为本发明的待加工零件定位并压紧在径向涡流器加工工装上的示意图;
图2为本发明的径向涡流器结构示意图。
其中:1-底座;2-定位销;3-底座凹槽;4-定位销凹槽;5-待加工零件;6-车床顶尖;7-大端外端面;8-大端内端面;9-叶片;10-小端定位台阶;11-小端端面槽;12-小端内孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参见图1,一种径向涡流器加工工装,包括底座1和定位销2;底座1上设置有卡紧所述径向涡流器的大端的底座凹槽3,底座凹槽3底部设置有容纳定位销2的定位销凹槽4。在使用时,将径向涡流器的大端卡在底座凹槽3内,定位待加工零件5;定位销2的一端穿过待加工零件5上的孔安装在定位销凹槽4内部,另一端连接车床顶尖6,通过车床顶尖6压紧定位销2,进而压紧待加工零件5。
参见图2,径向涡流器包括大端和小端,大端和小端之间设置叶片9,小端上设置小端定位台阶10、小端端面槽11和小端内孔12,小端内孔12设置在小端端面槽11的槽壁上,大端分为大端外端面7和大端内端面8。
一种径向涡流器加工方法,包括以下步骤:
步骤1:将待加工零件固定在车床上,采用车削加工方式粗车径向涡流器的大端外端面7。
步骤2:将径向涡流器加工工装安装在车床上,将完成步骤1的零件上粗车出的径向涡流器的大端外端面7卡进径向涡流器工装底座1上设置的底座凹槽3内,完成定位。将定位销2通过定位好的零件上的孔安装在径向涡流器工装的底座凹槽3底部设置的定位销凹槽4内,通过车床顶尖压紧定位销2,进而压紧零件。然后采用车削加工方式粗车径向涡流器的小端定位台阶10以及小端端面槽11。接着采用车削加工方式粗车径向涡流器的大端内端面8。
步骤3:将完成步骤2的零件通过软爪安装在车床上,依次进行,采用车削加工方式精车径向涡流器的大端外端面7,在磨床上珩磨径向涡流器的大端外端面7,采用车削加工方式精车径向涡流器的小端定位台阶10、小端端面槽11和小端内孔12,采用车削加工方式精车径向涡流器的大端内端面8。
其中,在径向涡流器加工方法中的切削过程中切削力大、切削温度高,刀具容易破碎和变形,甚至发生崩刃。基于此选择具有热稳定性强、韧性较高,强度和耐磨等综合性能较好的涂层刀具。本发明车削加工方式中采用硬质合金刀片作为车削刀具,硬质合金刀片为CNMG120408MS、LCMF-1604M0-0400-MP CP500或CNMG120404MS等。
径向涡流器机加面容易产生波纹状微量凸起和后刀面积屑瘤,其主要原因一方面是刀具的前角和后角不合理,另一方面是切削速度、进给量及切削深度没有很好地匹配。在切削过程中刀具与零件接触不均匀,产生振刀。本发明通过正交试验方法结合已有的加工经验参数,对切削速度、进给量和切削深度进行了最优化选择,通过对切削后零件表面粗糙度的检查以及刀具磨损的情况,确定车削加工方式中切削速度6.25m/min,进给量0.05mm/r,切削深度0.3mm。
本实施例中具体加工一种航空发动机带文氏管的径向涡流器,设计材料为K605钴基高温合金,毛料为复杂结构精铸件,尺寸小、结构复杂、机械加工精度高,公差0.021mm,最薄机加壁厚0.7mm,平面度0.03mm。具体的步骤如下:
1将待加工零件固定在车床上,采用车削加工方式粗车径向涡流器的大端外端面7,粗车大端外端面7的名义尺寸值2.1mm,主轴转速70~80r/min,进给量0.05~0.1mm/r,切削深度0.25mm,此切削参数做到了较好地控制零件变形,最终预留0.35mm精磨余量,刀具选择CNMG120404MS(KENNAMETAL)。
2将径向涡流器加工工装安装在车床上,将完成步骤1的零件上粗车的径向涡流器的大端外端7面卡进径向涡流器工装底座1上设置的底座凹槽3内,完成定位。将定位销2通过定位好的零件上的孔安装在径向涡流器工装的底座凹槽3底部设置的定位销凹槽4内,通过车床顶尖压紧定位销,进而压紧零件。然后采用车削加工方式,粗车径向涡流器小端,主轴转速100~150r/min,进给量0.05~0.15mm/r,切削深度0.15~0.5mm,主要加工内容为车加工小端内孔12,使用刀具CNMG120408MS(KENNAMETAL)。
采用车削加工方式粗车径向涡流器的大端内端面8,粗车大端内端面8保证尺寸2.1mm,加工此处时选择较高转速,较低进给量和切削深度以防止零件变形,选用刀具LCMF-1604M0-0400-MP CP500(SECO)。
3采用车削加工方式精车大端内端面8,车削加工此处选择较高的转速及较低的进给量,主轴转速150r/min,进给量0.05mm/r,使用刀具CNMG120404MS(KENNAMETAL)。
4珩磨径向涡流器的大端外端面8,此工序使用中间流道及步骤3中已加工小端定位台阶10定位进行大端面桁磨,保证大端外端面8平面度0.03粗糙度Ra1.6,最终作为径向涡流器的小端精车的基准面。
5采用车削加工方式精车径向涡流器的小端定位台阶10、小端端面槽11和小端内孔12,保证内外型同轴度及槽位置度。采用软四爪夹持零件,精加工外型,保证0.7mm的壁厚,主轴转速70~150r/min,进给量0.05~0.10mm/r,使用刀具CNMG120404MS(KENNAMETAL)。小端端面槽11为宽2.2mm,深4.4mm的窄槽,使用刀具为LCMR160608R(F)-S9893,主轴转速125r/min,进给量0.05mm/r,切削深度0.3mm,采用啄式加工以保证断屑和刀头冷却。
6采用车削加工方式精车径向涡流器的大端内端面8。通过小端定位台阶10定位夹紧,精车大端内端面8,保证最终壁厚1.5~0.1mm,以及此端面的圆滑过渡圆角R3,接刀痕<0.05mm,主轴转速125r/min,进给量0.05mm/r,刀具选择LCMF-1604M0-0400-MP CP500SECO。
采用本发明的加工工装及加工方法,加工50个径向涡流器,达到产品要求的径向涡流器成品的数目为48个,加工合格率为96%,相较于原来的65%的加工合格率有显著提高。同时,在加工过程中,工装的装夹效率由3分钟降低为30秒,效率提高了5倍,整个零件的周期由4.5个小时降低为1.2个小时,加工效率约为原来的4倍。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种径向涡流器加工方法,待加工零件加工时通过径向涡流器加工工装定位,径向涡流器加工工装包括底座(1)和定位销(2);底座(1)上设置有卡紧所述径向涡流器的大端的底座凹槽(3),底座凹槽(3)底部设置有容纳定位销(2)一端的定位销凹槽(4),其特征在于,所述径向涡流器包括大端、小端以及连接大端和小端的叶片(9),小端上设置小端定位台阶(10)和小端端面槽(11),小端端面槽(11)的槽壁上设置小端内孔(12);所述加工方法包括以下步骤:
步骤1:将待加工零件固定在车床上,采用车削加工方式粗车径向涡流器的大端外端面(7);
步骤2:将径向涡流器加工工装安装在车床上,然后将完成步骤1的零件在径向涡流器加工工装上定位,并压紧;采用车削加工方式依次粗车出径向涡流器的小端定位台阶(10)、小端端面槽(11)以及大端内端面(8);
步骤3:将完成步骤2的零件通过软爪安装在车床上,采用车削加工方式依次精车出径向涡流器的大端外端面(7)、小端定位台阶(10)、小端端面槽(11)、小端内孔(12)以及大端内端面(8);其中,精车出径向涡流器的大端外端面(7)后先在磨床上珩磨径向涡流器的大端外端面(7)。
2.根据权利要求1所述的径向涡流器加工方法,其特征在于,所述车削加工方式中采用硬质合金刀片作为车削刀具。
3.根据权利要求2所述的径向涡流器加工方法,其特征在于,所述硬质合金刀片为CNMG120408MS、LCMF-1604M0-0400-MP CP500或CNMG120404MS。
4.根据权利要求1所述的径向涡流器加工方法,其特征在于,所述车削加工方式中切削速度6.25m/min,进给量0.05mm/r,切削深度0.3mm。
5.根据权利要求1所述的径向涡流器加工方法,其特征在于,所述步骤2中将完成步骤1的零件在径向涡流器工装上定位的具体方法为:
将完成步骤1的零件上粗车出的径向涡流器的大端外端面(7)卡进径向涡流器工装底座(1)上设置的底座凹槽(3)内,完成定位。
6.根据权利要求5所述的径向涡流器加工方法,其特征在于,所述步骤2中压紧的具体方法为:
将定位销(3)穿过定位好的零件上的孔后安装在径向涡流器工装的定位销凹槽(4)内,通过车床顶尖压紧定位销(3)来压紧零件。
7.根据权利要求1所述的径向涡流器加工方法,其特征在于,所述径向涡流器为K605钴基高温合金材质。
8.根据权利要求1所述的径向涡流器加工方法,其特征在于,所述径向涡流器为带文氏管的径向涡流器。
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