CN109570907B - 槽型腔及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种槽型腔的加工方法，用于在导流盘上沿周向开设槽型腔，槽型腔包括在壁体上从外界沿直线方向开设的外槽腔以及沿外槽腔的槽底壁在一侧的槽侧壁上开设的内槽腔，外槽腔的槽底壁与内槽腔位于内侧的槽内侧壁连接成斜面，外槽腔的槽底壁为上斜面，内槽腔位于内侧的槽内侧壁为下斜面，包括以下步骤：采用直形槽刀切削去余量后加工得到外槽腔，且位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量；采用“7”字形槽刀的折弯部伸入外槽腔中，通过“7”字形槽刀沿外槽腔的槽底壁在一侧的槽侧壁上切削去余量加工得到内槽腔，同时将上斜面的余量去除，完成槽型腔的加工。

Description

槽型腔及加工方法
技术领域
本发明涉及槽型腔加工技术领域，特别地，涉及一种槽型腔，此外，还涉及一种在导流盘上加工上述槽型腔的加工方法。
背景技术
导流盘用于与涡轮盘配合装配叶片和封严空气，是发动机中的重要零件，导流盘上需要开设多个复杂的槽型腔以减少导流盘的重量，由于槽型腔包括外槽腔以及开设于外槽腔的槽底壁与外槽腔的第一槽侧壁的连接处的内槽腔，外槽腔的槽底壁与内槽腔位于内侧的槽内侧壁连接成斜面，且槽型腔的径向尺寸为4mm-7mm，轴向尺寸为9.5mm-15mm，采用现有的槽刀进行加工时容易相互干涉且不好接平，而且容易出现刀具在切削加工一部分区域时撞击其他区域导致刀具容易磨损，零件容易变形，且槽型腔的表面容易产生接刀痕，但由于零件是喷丸后进行槽型腔加工，且槽型腔内空间较小无法通过手工抛修去除。
发明内容
本发明提供了一种槽型腔的加工方法，以解决现有的在导流盘上加工槽型腔时由于刀具干涉造成槽型腔尺寸不准确的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种槽型腔的加工方法，用于在导流盘上沿周向开设槽型腔，槽型腔包括在壁体上从外界沿直线方向开设的外槽腔以及沿外槽腔的槽底壁在外槽腔的第一槽侧壁上开设的内槽腔，外槽腔的槽底壁与内槽腔位于内侧的槽内侧壁连接成斜面，外槽腔的槽底壁为上斜面，内槽腔位于内侧的槽内侧壁为下斜面，包括以下步骤：采用直形槽刀切削去余量后加工得到外槽腔，且位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量；采用“7”字形槽刀的折弯部伸入外槽腔中，通过“7”字形槽刀沿外槽腔的槽底壁在一侧的槽侧壁上切削去余量加工得到内槽腔，同时将上斜面的余量去除，完成槽型腔的加工。
进一步地，加工槽型腔之前，还包括以下步骤：在编程软件中，根据待加工的毛坯和所需使用的刀具的形状按1∶1制作三维立体模型后进行加工模拟；不同的刀具模型设置为不同的颜色，毛坯模型上与刀具模型接触的区域与周围区域设置为不同的颜色。
进一步地，直形槽刀采用刀形为圆形的圆形端面槽刀，采用圆形端面槽刀分层切削去余量后加工得到外槽腔的初步轮廓，并使位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量。
进一步地，采用圆形端面槽刀分层切削去余量之后，还包括以下步骤：直形槽刀还采用刀形为方形的方形端面槽刀，通过方形端面槽刀沿外槽腔的用于开设内槽腔的第一槽侧壁向上斜面上用于连接下斜面的区域走刀，将外槽腔的第一槽侧壁上的余量去除以及上斜面上用于连接下斜面的区域的一部分余量去除。
进一步地，斜面与内槽腔的槽底壁之间的夹角小于90度；采用第一“7”字形槽刀从上斜面上留有余量的区域进刀加工内槽腔，同时将上斜面上的余量去除，完成槽型腔的加工。
进一步地，第一“7”字形槽刀加工内槽腔，包括以下步骤：第一“7”字形槽刀从上斜面上留有余量的区域进刀并向下走刀切削去余量，完成内槽腔的粗加工；第一“7”字形槽刀从上斜面上留有余量的区域进刀并沿上斜面的延伸方向走刀将内槽腔的余量去除，完成内槽腔的精加工。
进一步地，第一“7”字形槽刀的外侧刀面与刀刃面为圆弧面过渡，第一“7”字形槽刀的外侧刀面与刀刃面之间的夹角比斜面与内槽腔的槽底壁之间的夹角小1度-5度。
进一步地，斜面与内槽腔的槽底壁之间的夹角大于90度；“7”字形槽刀从待加工的内槽腔位于外侧的槽外侧壁处进刀切削去余量加工内槽腔；“7”字形槽刀从下斜面处向上斜面留有余量的区域退刀以将上斜面的余量去除，完成槽型腔的加工。
进一步地，“7”字形槽刀采用用于对内槽腔进行粗加工的第二“7”字形槽刀和用于对内槽腔进行精加工的第三“7”字形槽刀，且第二“7”字形槽刀和第三“7”字形槽刀的刀刃面均为球面，第二“7”字形槽刀的刀刃面宽度大于第三“7”字形槽刀的刀刃面的宽度；第二“7”字形槽刀的刀刃面的半径小于第三“7”字形槽刀的刀刃面的半径。
进一步地，直形槽刀完成外槽腔的加工后的退刀方向与第二“7”字形槽刀完成内槽腔的粗加工后的退刀方向之间的夹角为3度-7度，第三“7”字形槽刀完成内槽腔的精加工后的退刀方向与第二“7”字形槽刀退刀方向之间的夹角为3度-7度。
进一步地，直形槽刀完成外槽腔的加工后的退刀方向与第一“7”字形槽刀完成内槽腔的粗加工后的退刀方向之间的夹角为3度-7度，第二“7”字形槽刀完成内槽腔的精加工后的退刀方向与第一“7”字形槽刀退刀方向之间的夹角为3度-7度。
本发明具有以下有益效果：
本发明的槽型腔的加工方法，首先通过直形槽刀在导流盘壁体上切削去余量后加工的到外槽腔并在位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量，再通过“7”字形槽刀的折弯部伸入外槽腔中沿外槽腔的槽底壁在外槽腔的第一槽侧壁上切削去余量加工得到内槽腔，同时将上斜面的余量去除后完成槽型腔，直形槽刀不会对内槽腔造成干涉而“7”字形槽刀不会对外槽腔中加工好的区域造成干涉，因此加工后的槽型腔的尺寸准确，并且由于位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量，“7”字形槽刀在进行加工内槽腔时在留有余量处进刀和/或退刀的同时将上斜面的余量去除以避免“7”字形槽刀在加工内槽腔时进刀和退刀时对外槽腔与内槽腔的连接处造成干涉，导致外槽腔的上斜面去除的余量过多且倾斜角度不准确。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的槽型腔的结构示意图；
图2是本发明优选实施例的槽型腔的粗加工走刀路径示意图；
图3是本发明优选实施例的槽型腔的精加工走刀路径示意图；
图4是本发明优选实施例的槽型腔的第一圆形端面槽刀的结构示意图；
图5是本发明优选实施例的槽型腔的第二圆形端面槽刀的结构示意图；
图6是本发明优选实施例的槽型腔的方形端面槽刀的结构示意图；
图7是本发明优选实施例的槽型腔的第一“7”字形槽刀的结构示意图；
图8是本发明优选实施例的槽型腔的第二“7”字形槽刀的结构示意图；
图9是本发明优选实施例的槽型腔的第三“7”字形槽刀的结构示意图；
图10是本发明优选实施例的槽型腔的内孔槽刀的结构示意图。
图例说明：
A、外槽腔；B、内槽腔；C、斜面；D、内孔槽刀的粗加工路径；E、第一端面槽刀的粗加工路径；F、第一“7”字形槽刀的粗加工路径；G、第二端面槽刀的粗加工路径；H、第二“7”字形槽刀的粗加工路径。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的槽型腔的结构示意图；图2是本发明优选实施例的槽型腔的粗加工走刀路径示意图；图3是本发明优选实施例的槽型腔的精加工走刀路径示意图；图4是本发明优选实施例的槽型腔的第一圆形端面槽刀的结构示意图；图5是本发明优选实施例的槽型腔的第二圆形端面槽刀的结构示意图；图6是本发明优选实施例的槽型腔的方形端面槽刀的结构示意图；图7是本发明优选实施例的槽型腔的第一“7”字形槽刀的结构示意图；图8是本发明优选实施例的槽型腔的第二“7”字形槽刀的结构示意图；图9是本发明优选实施例的槽型腔的第三“7”字形槽刀的结构示意图；图10是本发明优选实施例的槽型腔的内孔槽刀的结构示意图。
如图1所示，本实施例的槽型腔的加工方法，用于在导流盘上沿周向开设槽型腔，槽型腔包括在壁体上从外界沿直线方向开设的外槽腔A以及沿外槽腔A的槽底壁在外槽腔A的第一槽侧壁上开设的内槽腔B，外槽腔A的槽底壁与内槽腔B位于内侧的槽内侧壁连接成斜面C，外槽腔A的槽底壁为上斜面，内槽腔B位于内侧的槽内侧壁为下斜面，包括以下步骤：采用直形槽刀切削去余量后加工得到外槽腔A，且位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量；采用“7”字形槽刀的折弯部伸入外槽腔A中，通过“7”字形槽刀沿外槽腔A的槽底壁在一侧的槽侧壁上切削去余量加工得到内槽腔B，同时将上斜面的余量去除，完成槽型腔的加工。本发明的槽型腔的加工方法，首先通过直形槽刀在导流盘壁体上切削去余量后加工的到外槽腔A并在位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量，再通过“7”字形槽刀的折弯部伸入外槽腔A中沿外槽腔A的槽底壁在一侧的槽侧壁上切削去余量加工得到内槽腔B，同时将上斜面的余量去除后完成槽型腔，直形槽刀不会对内槽腔B造成干涉而“7”字形槽刀不会对外槽腔A中加工好的区域造成干涉，因此加工后的槽型腔的尺寸准确，并且由于位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量，“7”字形槽刀在进行加工内槽腔B时在留有余量处进刀和/或退刀的同时将上斜面的余量去除以避免“7”字形槽刀在加工内槽腔B时进刀和退刀时对外槽腔A与内槽腔B的连接处造成干涉，导致外槽腔A的上斜面去除的余量过多且倾斜角度不准确。
加工槽型腔之前，还包括以下步骤：在编程软件中，根据待加工的毛坯和所需使用的刀具的形状按1∶1制作三维立体模型后进行加工模拟；不同的刀具模型设置为不同的颜色，毛坯模型上与刀具模型接触的区域与周围区域设置为不同的颜色。在本实施例中，采用Master CAM编程软件进行加工模拟。由于槽型腔的形状比较复杂，空间窄且使用的“7”字形槽刀结构形状复杂不规则，因此在加工过程中刀具的位置的走刀路径必须精确控制，通过在加工之前在编程软件中1∶1制作三维立体模型后进行加工模拟后对刀具的走刀路径程序进行调整优化，确保实际加工过程中刀具按照最优化的走刀路径进行切削加工，加工完成的槽型腔的尺寸精确。
如图2、图4和图5所示，直形槽刀采用刀形为圆形的圆形端面槽刀，采用圆形端面槽刀分层切削去余量后加工得到外槽腔A的初步轮廓，并使位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量。在本实施例中，采用圆形端面槽刀分两层进行大余量切削，由于圆形端面槽刀的刀刃面为球形，切削后上斜面留有的余量分布比较均匀。在本实施例中，当加工斜面C与内槽腔B的槽底壁之间的夹角小于90度的槽型腔时，采用第一圆形端面槽刀分层切削去余量后加工得到外槽腔A的初步轮廓，并使位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量，从而完成外槽腔A的粗加工(走刀路径如图2中E所示)；再采用第一圆形端面槽刀沿外槽腔A的壁面走刀将余量去除，完成外槽腔A的精加工(走刀路径如图3中路径1和路径2)。当加工斜面C与内槽腔B的槽底壁之间的夹角大于90度的槽型腔时，采用第二圆形端面槽刀分层切削去余量后加工得到外槽腔A的初步轮廓，并使位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量，从而完成外槽腔A的粗加工(走刀路径如图2中G所示)；再采用第二圆形端面槽刀沿外槽腔A的壁面走刀将余量去除，完成外槽腔A的精加工(走刀路径如图3中路径9)。
如图3和图6所示，当加工斜面C与内槽腔B的槽底壁之间的夹角大于90度的槽型腔时，直形槽刀还采用刀形为方形的方形端面槽刀，通过方形端面槽刀沿外槽腔A的用于开设内槽腔B的第一槽侧壁向上斜面上用于连接下斜面的区域走刀(走刀路径如图3中路径7和路径8)，将外槽腔A的第一槽侧壁上的余量去除以及上斜面上用于连接下斜面的区域的一部分余量去除。方形槽刀、圆形端面槽刀以及7”字形槽刀在上斜面与下斜面的连接处接刀以减少接刀痕。
如图2和图3所示，在本实施例中，当加工斜面C与内槽腔B的槽底壁之间的夹角小于90度的槽型腔时，采用第一“7”字形槽刀从上斜面上留有余量的区域进刀加工内槽腔B即图2中的第一“7”字形槽刀的粗加工路径F，同时将上斜面上的余量去除，完成槽型腔的加工。第一“7”字形槽刀加工内槽腔B，包括以下步骤：第一“7”字形槽刀从上斜面上留有余量的区域进刀并向下走刀切削去余量，完成内槽腔B的粗加工；第一“7”字形槽刀从上斜面上留有余量的区域进刀并沿上斜面的延伸方向走刀将内槽腔B的余量去除(走刀路径如图3中的路径5)，完成内槽腔B的精加工。在本实施例中，斜面C与内槽腔B的槽底壁之间的夹角小于90度的槽型腔的第二槽侧壁上设有凹槽，凹槽采用内孔槽刀进行加工，内孔槽刀的粗加工路径如图2中D所示，内孔槽刀的精加工路径如图3中路径3和路径4所示。
如图7、图8和图9所示，“7”字形槽刀的外侧刀面与刀刃面为圆弧面过渡，“7”字形槽刀的外侧刀面与刀刃面之间的夹角比斜面C与内槽腔B的槽底壁之间的夹角小1度-5度。通过“7”字形槽刀的圆弧面沿下斜面向上斜面留有余量的区域走刀切削去除余量，“7”字形槽刀的外侧刀面与刀刃面之间的夹角比斜面C与内槽腔B的槽底壁之间的夹角小1度-5度以避免“7”字形槽刀的外侧刀面对外槽腔A的上斜面上加工好的区域以及第二槽侧壁造成干涉，若“7”字形槽刀的外侧刀面与刀刃面之间的夹角过小则连接“7”字形槽刀的外侧刀面与刀刃面的圆弧面角度过大，切削加工内槽腔B的下斜面以及进刀切削去除外槽腔A上斜面的余量时不均匀。
如图2、图3、图8以及图9所示，当加工斜面C与内槽腔B的槽底壁之间的夹角大于90度的槽型腔时，“7”字形槽刀从待加工的内槽腔B位于外侧的槽外侧壁处进刀切削去余量加工内槽腔B；“7”字形槽刀从下斜面处向上斜面留有余量的区域退刀以将上斜面的余量去除，完成槽型腔的加工。“7”字形槽刀采用用于对内槽腔B进行粗加工的第二“7”字形槽刀(走刀路径如图2中的H所示)和用于对内槽腔B进行精加工的第三“7”字形槽刀(精加工走刀路径如图3中的路径10)，且第二“7”字形槽刀和第三“7”字形槽刀的刀刃面均为球面，第二“7”字形槽刀的刀刃面宽度大于第三“7”字形槽刀的刀刃面的宽度；第二“7”字形槽刀的刀刃面的半径小于第三“7”字形槽刀的刀刃面的半径。
第二“7”字形槽刀完成内槽腔B的粗加工后的退刀方向与斜面C的延伸方向之间的夹角为3度-7度，第三“7”字形槽刀完成内槽腔B的精加工后的退刀方向与第二“7”字形槽刀退刀方向之间的夹角为3度-7度。第二“7”字形槽刀沿下斜面向上斜面走刀切削去余量，走过上斜面留有余量的区域后转动3度-7度后退刀，第三“7”字形槽刀沿下斜面向上斜面走刀切削去余量，走过上斜面留有余量的区域后转动6度-14度后退刀，使斜面C的接刀处衔接的更加平整以减少斜面C上的接刀痕。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种槽型腔的加工方法，用于在导流盘上沿周向开设槽型腔，槽型腔包括在壁体上从外界沿直线方向开设的外槽腔以及沿外槽腔的槽底壁在外槽腔的第一槽侧壁上开设的内槽腔，外槽腔的槽底壁与内槽腔位于内侧的槽内侧壁连接成斜面，外槽腔的槽底壁为上斜面，内槽腔位于内侧的槽内侧壁为下斜面，
其特征在于，包括以下步骤：
采用直形槽刀切削去余量后加工得到外槽腔，且位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量；
采用“7”字形槽刀的折弯部伸入外槽腔中，通过“7”字形槽刀沿外槽腔的槽底壁在一侧的槽侧壁上切削去余量加工得到内槽腔，同时将上斜面的余量去除，完成槽型腔的加工。
2.根据权利要求1所述的槽型腔的加工方法，其特征在于，加工槽型腔之前，还包括以下步骤：
在编程软件中，根据待加工的毛坯和所需使用的刀具的形状按1∶1制作三维立体模型后进行加工模拟；
不同的刀具模型设置为不同的颜色，毛坯模型上与刀具模型接触的区域与周围区域设置为不同的颜色。
3.根据权利要求1所述的槽型腔的加工方法，其特征在于，
直形槽刀采用刀形为圆形的圆形端面槽刀，
采用圆形端面槽刀分层切削去余量后加工得到外槽腔的初步轮廓，并使位于槽底壁的上斜面上用于连接下斜面的区域留有余量。
4.根据权利要求3所述的槽型腔的加工方法，其特征在于，采用圆形端面槽刀分层切削去余量之后，还包括以下步骤：
当加工斜面C与内槽腔B的槽底壁之间的夹角大于90度的槽型腔时，直形槽刀还采用刀形为方形的方形端面槽刀，通过方形端面槽刀沿外槽腔的用于开设内槽腔的第一槽侧壁向上斜面上用于连接下斜面的区域走刀，将外槽腔的第一槽侧壁上的余量去除以及上斜面上用于连接下斜面的区域的一部分余量去除。
5.根据权利要求1所述的槽型腔的加工方法，其特征在于，
斜面与内槽腔的槽底壁之间的夹角小于90度；
采用第一“7”字形槽刀从上斜面上留有余量的区域进刀加工内槽腔，同时将上斜面上的余量去除，完成槽型腔的加工。
6.根据权利要求5所述的槽型腔的加工方法，其特征在于，第一“7”字形槽刀加工内槽腔，包括以下步骤：
第一“7”字形槽刀从上斜面上留有余量的区域进刀并向下走刀切削去余量，完成内槽腔的粗加工；
第一“7”字形槽刀从上斜面上留有余量的区域进刀并沿上斜面的延伸方向走刀将内槽腔的余量去除，完成内槽腔的精加工。
7.根据权利要求5所述的槽型腔的加工方法，其特征在于，
第一“7”字形槽刀的外侧刀面与刀刃面为圆弧面过渡，第一“7”字形槽刀的外侧刀面与刀刃面之间的夹角比斜面与内槽腔的槽底壁之间的夹角小1度-5度。
8.根据权利要求1所述的槽型腔的加工方法，其特征在于，
斜面与内槽腔的槽底壁之间的夹角大于90度；
“7”字形槽刀从待加工的内槽腔位于外侧的槽外侧壁处进刀切削去余量加工内槽腔；
“7”字形槽刀从下斜面处向上斜面留有余量的区域退刀以将上斜面的余量去除，完成槽型腔的加工。
9.根据权利要求8所述的槽型腔的加工方法，其特征在于，
“7”字形槽刀采用用于对内槽腔进行粗加工的第二“7”字形槽刀和用于对内槽腔进行精加工的第三“7”字形槽刀，且第二“7”字形槽刀和第三“7”字形槽刀的刀刃面均为球面，
第二“7”字形槽刀的刀刃面宽度大于第三“7”字形槽刀的刀刃面的宽度；
第二“7”字形槽刀的刀刃面的半径小于第三“7”字形槽刀的刀刃面的半径。
10.根据权利要求8所述的槽型腔的加工方法，其特征在于，
直形槽刀完成外槽腔的加工后的退刀方向与第二“7”字形槽刀完成内槽腔的粗加工后的退刀方向之间的夹角为3度-7度，
第三“7”字形槽刀完成内槽腔的精加工后的退刀方向与第二“7”字形槽刀退刀方向之间的夹角为3度-7度。
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