CN110434565B - 一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，它涉及机械加工领域。本发明解决了现有的喷嘴由于形状不规则且存在位置特殊的孔，导致喷嘴孔的加工存在加工工步多，找正和装夹困难，选择刀具困难，很难保证位置度的问题。本发明的方法是通过以下步骤实现的，步骤一、确定第一工位的工件坐标系；步骤二、在第一工位加工工件的第二喷嘴孔；步骤三、在第一工位加工第三喷嘴孔和第一鱼眼坑；步骤四、在第一工位加工工件上表面和两个第一喷嘴孔；步骤五、确定第二工位的工件坐标系；步骤六、在第二工位加工第四喷嘴孔；步骤七、在第二工位加工第五喷嘴孔和第二鱼眼坑；至此，完成了所述特殊结构的喷嘴孔的加工。本发明用于燃气轮机用不规则形状喷嘴孔的加工。

Description

一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法。
背景技术
随着燃气轮机国产化生产，一些结构特殊的产品属于首次加工，比如形状极其不规则的喷嘴，同时还存在位置特殊的孔(如图4所示)，在实际加工中存在以下难点：
一)、加工工步多，找正和装夹困难；
二)、由于孔位特殊，所以选择刀具困难；
三)、各相惯面的位置特殊，所以很难保证位置度。正常情况下无法在机械加工条件下完成。
综上所述，现有的喷嘴由于形状不规则且存在位置特殊的孔，导致喷嘴孔的加工存在加工工步多，找正和装夹困难，选择刀具困难，很难保证位置度的问题。
发明内容
本发明为了解决现有的喷嘴由于形状不规则且存在位置特殊的孔，导致喷嘴孔的加工存在加工工步多，找正和装夹困难，选择刀具困难，很难保证位置度的问题，进而提供一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法。
本发明的技术方案是：
一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，所述方法是通过以下步骤实现的，
步骤一、确定第一工位的工件坐标系：
先用三爪卡盘夹持工件凸台1进行第一次装夹，以工件下表面7中心点为圆心，以两个第一喷嘴孔2的轴线作为初始找正线，确定第一工位的工件坐标系；
步骤二、在第一工位加工工件的第二喷嘴孔3：
选择标准涂层高速钢麻花钻，分两次夹刀、两次加工深度进行第二喷嘴孔3加工；
步骤三、在第一工位加工第三喷嘴孔4和第一鱼眼坑5：
采用啄钻方式加工第三喷嘴孔4和第一鱼眼坑5，先选择高速钢麻花钻钻准第三喷嘴孔4，然后再选用立铣刀铣准第一鱼眼坑5；
步骤四、在第一工位加工工件上表面6和两个第一喷嘴孔2：
装夹工件时，先在卡爪与工件下表面7之间垫平垫圈，再加工工件上表面6和两个第一喷嘴孔2；
步骤五、确定第二工位的工件坐标系：
翻转工件并对工件进行第二次装夹，采用工装确定第二工位，所述工装包括两个带有内螺纹的底套12，分别将工件两端的螺杆8旋紧到底套12内，把底套12调整到水平方向位置，将工件夹紧在卡盘上；然后进行二次找正，找正时以两个第一喷嘴孔2做为测量部位，利用机床红外线测头测量工件凸台1以确定中心，即设定第二工位的工件零点坐标；
步骤六、在第二工位加工第四喷嘴孔9：
先采用球头铣刀钻通，再采用键槽刀对第四喷嘴孔9进行精加工；
步骤七、在第二工位加工第五喷嘴孔10和第二鱼眼坑11：
先采用球头刀钻通，用钻夹装夹球头刀时，刀尖与钻夹的夹爪之间的距离不小于25mm，然后采用第一立铣刀精加工第五喷嘴孔10，最后采用第二立铣刀精铣第二鱼眼坑11，
至此，完成了所述特殊结构的喷嘴孔的加工。
进一步地，
第一工位的切削参数如下，
第一工位的坐标系： G54；
第一工位的主轴转速： 1000转/分钟；
第一工位的钻削进给速度： F＝200mm/分钟；
第一工位的铣削进给速度： F＝100mm/分钟；
第一工位的铣削切削用量： ap＝0.3mm。
进一步地，
第二工位的切削参数如下，
第二工位的坐标系： G55；
第二工位的主轴转速： 8000转/分钟；
第二工位的钻削进给速度： F＝150mm/分钟；
第二工位的铣削进给速度： F＝80mm/分钟；
第二工位铣削切削用量： ap＝0.1mm。
进一步地，步骤一中所述的工件凸台1的直径为
Figure GDA0002721733320000021
每个第一喷嘴孔2的直径为
Figure GDA0002721733320000022
进一步地，步骤二中所述的第二喷嘴孔3的直径为
Figure GDA0002721733320000023
第二喷嘴孔3的孔深为57mm，标准涂层高速钢麻花钻的直径为
Figure GDA0002721733320000024
标准涂层高速钢麻花钻的长度为70mm。
进一步地，步骤三中所述的第三喷嘴孔4与垂直面之间的夹角为25°，第三喷嘴孔4与第一鱼眼坑5相贯通，第三喷嘴孔4的直径为
Figure GDA0002721733320000031
第一鱼眼坑5的直径为
Figure GDA0002721733320000032
高速钢麻花钻的直径为
Figure GDA0002721733320000033
高速钢麻花钻的长度为70mm，立铣刀的直径为
Figure GDA0002721733320000034
进一步地，步骤四中所述的每个第一喷嘴孔2的直径为
Figure GDA0002721733320000035
所述第一喷嘴孔2为通孔，所述垫片的厚度为4.5mm。
进一步地，步骤五中所述的工件两端的螺杆8的尺寸为M16x1.5，每个第一喷嘴孔2的直径为
Figure GDA0002721733320000036
工件凸台1的直径为
Figure GDA0002721733320000037
进一步地，步骤六中所述的第四喷嘴孔9与垂直面之间的夹角为20°，第四喷嘴孔9的直径为
Figure GDA0002721733320000038
键槽刀的直径为
Figure GDA0002721733320000039
球头铣刀的尺寸为R1.5，
Figure GDA00027217333200000310
进一步地，步骤七中所述的第五喷嘴孔10与垂直面之间的夹角为60°，第五喷嘴孔10的直径为
Figure GDA00027217333200000311
第二鱼眼坑11的半径为R3；球头刀的直径为
Figure GDA00027217333200000312
第一立铣刀的直径为
Figure GDA00027217333200000313
第二立铣刀的直径为
Figure GDA00027217333200000314
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、本发明的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法选择合理的装夹方式和合适的加工刀具，使用最佳切削参数，达到保质保量顺利加工形状不规则喷嘴孔的目的。该加工方法和装夹方式及切削参数可以推广到其他产品上借鉴使用。
附图说明
图1是本发明的喷嘴的主视图；
图2是图1在A-A处的剖视图；
图3是图1在B-B处的剖视图；
图4是本发明的喷嘴的俯视图；
图5是本发明的喷嘴的轴测图；
图6是本发明的喷嘴上安装工装后的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，所述方法是通过以下步骤实现的，
步骤一、确定第一工位的工件坐标系：
先用三爪卡盘夹持工件凸台1进行第一次装夹，以工件下表面7中心点为圆心，以两个第一喷嘴孔2的轴线作为初始找正线，确定第一工位的工件坐标系；
步骤二、在第一工位加工工件的第二喷嘴孔3：
选择标准涂层高速钢麻花钻，分两次夹刀、两次加工深度进行第二喷嘴孔3加工；
步骤三、在第一工位加工第三喷嘴孔4和第一鱼眼坑5：
采用啄钻方式加工第三喷嘴孔4和第一鱼眼坑5，先选择高速钢麻花钻钻准第三喷嘴孔4，然后再选用立铣刀铣准第一鱼眼坑5；
步骤四、在第一工位加工工件上表面6和两个第一喷嘴孔2：
装夹工件时，先在卡爪与工件下表面7之间垫平垫圈，再加工工件上表面6和两个第一喷嘴孔2；
步骤五、确定第二工位的工件坐标系：
翻转工件并对工件进行第二次装夹，采用工装确定第二工位，所述工装包括两个带有内螺纹的底套12，分别将工件两端的螺杆8旋紧到底套12内，把底套12调整到水平方向位置，将工件夹紧在卡盘上；然后进行二次找正，找正时以两个第一喷嘴孔2做为测量部位，利用机床红外线测头测量工件凸台1以确定中心，即设定第二工位的工件零点坐标；
步骤六、在第二工位加工第四喷嘴孔9：
先采用球头铣刀钻通，再采用键槽刀对第四喷嘴孔9进行精加工；
步骤七、在第二工位加工第五喷嘴孔10和第二鱼眼坑11：
先采用球头刀钻通，用钻夹装夹球头刀时，刀尖与钻夹的夹爪之间的距离不小于25mm，然后采用第一立铣刀精加工第五喷嘴孔10，最后采用第二立铣刀精铣第二鱼眼坑11，
至此，完成了所述特殊结构的喷嘴孔的加工。
具体实施方式二：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的第一工位的切削参数如下，
第一工位的坐标系： G54；
第一工位的主轴转速： 1000转/分钟；
第一工位的钻削进给速度： F＝200mm/分钟；
第一工位的铣削进给速度： F＝100mm/分钟；
第一工位的铣削切削用量： ap＝0.3mm。
其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的第二工位的切削参数如下，
第二工位的坐标系： G55；
第二工位的主轴转速： 8000转/分钟；
第二工位的钻削进给速度： F＝150mm/分钟；
第二工位的铣削进给速度： F＝80mm/分钟；
第二工位铣削切削用量： ap＝0.1mm。
其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤一中所述的工件凸台 1的直径为
Figure GDA0002721733320000051
每个第一喷嘴孔2的直径为
Figure GDA0002721733320000052
其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图1、图2和图4说明本实施方式，本实施方式的步骤二中所述的第二喷嘴孔3的直径为
Figure GDA0002721733320000053
第二喷嘴孔3的孔深为57mm，标准涂层高速钢麻花钻的直径为
Figure GDA0002721733320000054
标准涂层高速钢麻花钻的长度为70mm。如此设置，由于第二喷嘴孔3较深(57mm深)，所以选择
Figure GDA0002721733320000055
70mm长的标准涂层高速钢麻花钻，又因为第二喷嘴孔3 可夹持部分较少(约15mm长)，刀具稳定性稍差，所以此时加工时为了提高钻头稳定性，可分两次夹刀、两次加工深度进行加工方能完成第二喷嘴孔3的加工任务；第一次夹刀时，可夹持部分长度不小于刀具切削刃长度，目的为了增加刀具的稳定性，避免因刀具摆动而造成孔位偏差，并且大大提高加工工效率。第二次夹刀时，可夹持部分远远小于刀具切削刃部分方能将第二喷嘴孔3完全完成。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图3说明本实施方式，本实施方式的步骤三中所述的第三喷嘴孔4与垂直面之间的夹角为25°，第三喷嘴孔4与第一鱼眼坑5相贯通，第三喷嘴孔4 的直径为
Figure GDA0002721733320000056
第一鱼眼坑5的直径为
Figure GDA0002721733320000057
高速钢麻花钻的直径为
Figure GDA0002721733320000058
高速钢麻花钻的长度为70mm，立铣刀的直径为
Figure GDA0002721733320000059
如此设置，选择啄钻方式加工方法为了减小钻头弯曲而产生的偏差。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，本实施方式的步骤四中所述的每个第一喷嘴孔2的直径为
Figure GDA00027217333200000510
所述第一喷嘴孔2为通孔，所述垫片的厚度为4.5mm。如此设置，由于第一喷嘴孔2为通孔，在钻孔时很容易导致钻头切伤卡盘爪，所以在装夹工件时为避免孔钻通时又不切伤卡盘爪，应在卡爪与工件下表面7垫上约4.5mm平垫圈。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。
具体实施方式八：结合图1和图6说明本实施方式，本实施方式的步骤五中所述的工件两端的螺杆8的尺寸为M16x1.5，每个第一喷嘴孔2的直径为
Figure GDA00027217333200000511
工件凸台1的直径为
Figure GDA0002721733320000061
其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。
具体实施方式九：结合图2说明本实施方式，本实施方式的步骤六中所述的第四喷嘴孔9与垂直面之间的夹角为20°，第四喷嘴孔9的直径为
Figure GDA0002721733320000062
键槽刀的直径为
Figure GDA0002721733320000063
球头铣刀的尺寸为R1.5、
Figure GDA0002721733320000064
如此设置，因为所用的键槽刀两底刃不相交，所以加工第四喷嘴孔9时先用球头铣刀钻通，再用键槽刀进行精加工。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。
具体实施方式十：结合图3说明本实施方式，本实施方式的步骤七中所述的第五喷嘴孔10与垂直面之间的夹角为60°，第五喷嘴孔10的直径为
Figure GDA0002721733320000065
第二鱼眼坑11的半径为R3；球头刀的直径为
Figure GDA0002721733320000066
第一立铣刀的直径为
Figure GDA0002721733320000067
第二立铣刀的直径为
Figure GDA0002721733320000068
如此设置，应该注意的是用钻夹装夹刀时，必须让刀尖距夹爪25mm以上，以防止碰撞。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七、八或九相同。

Claims (10)

1.一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的，
步骤一、确定第一工位的工件坐标系：
先用三爪卡盘夹持工件凸台（1）进行第一次装夹，以工件下表面（7）中心点为圆心，以两个第一喷嘴孔（2）的轴线作为初始找正线，确定第一工位的工件坐标系；
步骤二、在第一工位加工工件的第二喷嘴孔（3）：
选择标准涂层高速钢麻花钻，分两次夹刀、两次加工深度进行第二喷嘴孔（3）加工；
步骤三、在第一工位加工第三喷嘴孔（4）和第一鱼眼坑（5）：
采用啄钻方式加工第三喷嘴孔（4）和第一鱼眼坑（5），先选择高速钢麻花钻钻准第三喷嘴孔（4），然后再选用立铣刀铣准第一鱼眼坑（5）；
步骤四、在第一工位加工工件上表面（6）和两个第一喷嘴孔（2）：
装夹工件时，先在卡爪与工件下表面（7）之间垫平垫圈，再加工工件上表面（6）和两个第一喷嘴孔（2）；
步骤五、确定第二工位的工件坐标系：
翻转工件并对工件进行第二次装夹，采用工装确定第二工位，所述工装包括两个带有内螺纹的底套（12），分别将工件两端的螺杆（8）旋紧到底套（12）内，把底套（12）调整到水平方向位置，将工件夹紧在卡盘上；然后进行二次找正，找正时以两个第一喷嘴孔（2）做为测量部位，利用机床红外线测头测量工件凸台（1）以确定中心，即设定第二工位的工件零点坐标；
步骤六、在第二工位加工第四喷嘴孔（9）：
先采用球头铣刀钻通，再采用键槽刀对第四喷嘴孔（9）进行精加工；
步骤七、在第二工位加工第五喷嘴孔（10）和第二鱼眼坑（11）：
先采用球头刀钻通，用钻夹装夹球头刀时，刀尖与钻夹的夹爪之间的距离不小于25mm，然后采用第一立铣刀精加工第五喷嘴孔（10），最后采用第二立铣刀精铣第二鱼眼坑（11），
至此，完成了特殊结构的所述喷嘴孔的加工。
2.根据权利要求1所述的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：
第一工位的切削参数如下，
第一工位的坐标系： G54；
第一工位的主轴转速： 1000转/分钟；
第一工位的钻削进给速度： F=200mm/分钟；
第一工位的铣削进给速度： F=100mm/分钟；
第一工位的铣削切削用量： ap=0.3mm。
3.根据权利要求1所述的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：
第二工位的切削参数如下，
第二工位的坐标系： G55；
第二工位的主轴转速： 8000转/分钟；
第二工位的钻削进给速度： F=150mm/分钟；
第二工位的铣削进给速度： F=80mm/分钟；
第二工位铣削切削用量： ap=0.1mm。
4.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：步骤一中所述的工件凸台（1）的直径为ø30，每个第一喷嘴孔（2）的直径为ø11。
5.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：步骤二中所述的第二喷嘴孔（3）的直径为ø6，第二喷嘴孔（3）的孔深为57mm，标准涂层高速钢麻花钻的直径为ø6，标准涂层高速钢麻花钻的长度为70mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：步骤三中所述的第三喷嘴孔（4）与垂直面之间的夹角为25°，第三喷嘴孔（4）与第一鱼眼坑（5）相贯通，第三喷嘴孔（4）的直径为ø4，第一鱼眼坑（5）的直径为ø6，高速钢麻花钻的直径为ø4，高速钢麻花钻的长度为70mm，立铣刀的直径为ø4。
7.根据权利要求1或2所述的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：步骤四中所述的每个第一喷嘴孔（2）的直径为ø11，所述第一喷嘴孔（2）为通孔，垫片的厚度为4.5mm。
8.根据权利要求1或3所述的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：步骤五中所述的工件两端的螺杆（8）的尺寸为M16x1.5，每个第一喷嘴孔（2）的直径为ø11，工件凸台（1）的直径为ø30。
9.根据权利要求1或3所述的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：步骤六中所述的第四喷嘴孔（9）与垂直面之间的夹角为20°，第四喷嘴孔（9）的直径为ø6，键槽刀的直径为ø6，球头铣刀的尺寸为R1.5，ø3。
10.根据权利要求1或3所述的一种燃气轮机用多孔结构喷嘴孔加工方法，其特征在于：步骤七中所述的第五喷嘴孔（10）与垂直面之间的夹角为60°，第五喷嘴孔（10）的直径为ø1.9，第二鱼眼坑（11）的半径为R3；球头刀的直径为ø1，第一立铣刀的直径为ø1，第二立铣刀的直径为ø4。
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