CN110814639B - 一种航空发动机及燃气轮机叶片榫根的修整滚轮的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高加工精度的航空发动机及燃气轮机叶片榫根的修整滚轮的加工方法，将叶片榫根的修整滚轮分为两部分：同心设置的基体滚轮和叶片滚轮；其中基体滚轮具有圆柱形外表面；叶片滚轮包括外轮廓曲线与叶片榫根外形曲线对应的曲面柱体；基体滚轮和叶片滚轮分开加工、加工完成后组装成一个完整的修整滚轮。叶片滚轮的加工包括以下步骤：初加工：先用模具对叶片滚轮整体加工成型；精加工：将初加工后的叶片滚轮放入数控磨床精加工；根据制造要求对叶片滚轮尺寸进行检测。加工叶片滚轮外轮廓两端时，不会受到基体滚轮的影响而发生干涉现象。从而降低了加工难度，提高加工精度，降低了加工的成本。

Description

一种航空发动机及燃气轮机叶片榫根的修整滚轮的加工方法

技术领域

本发明属于发动机叶片加工领域，具体涉及一种航空发动机及燃气轮机叶片榫根的修整滚轮的加工方法。

背景技术

现阶段的重大工程及项目涉及科技、装备制造、农业、环保、交通、能源、人才、文化和教育等领域，而航空发动机及燃气轮机是其中排在首位的重大项目。各类燃气轮机关键技术攻关、比如高温部件制造技术和运行维护技术是目前的重要目标。

透平机械是一种旋转式的流体动力机械，它直接起着将蒸汽或者燃气的热能转变成机械能的作用。叶片是透平机械的心脏，叶片一般在高温、高压和腐蚀的环境下工作，而且叶片还以较高的速度转动，从而承受很大的离心力。叶片不仅数量多，而且形状为曲面，内部空心结构，整体形状很复杂，精度和表面质量要求高，加工要求严格。叶片的加工工作量约占汽轮机、燃气轮机总加工量的四分之一以上。叶片的加工质量直接影响机组的运行效率和可靠性，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有密切的关系。

叶片的种类繁多，但各类叶片主要由两个部分组成，即装配面部分和汽道部分。装配面部分也叫榫根部分，榫根部分上设置有平行的榫齿，使叶片安全可靠的、准确合理的固定在叶轮上，以保证汽道部分的正常工作。有时由于密封、调频、减振和受力的要求，叶片还有叶冠和垃筋。汽道部分又叫型线部分，它形成工作气流的通道、完成叶片应起的作用。这两部分的加工精度都很高，而且是故障多发的零件。叶片榫根的加工精度非常重要，其性能直接影响飞机的安全性能，事关重大。

叶片榫根的形状复杂，包括平行设置的榫齿，榫根加工中平行度等精度要求很高。目前，国内还没有加工适合用于飞机、船舶等重要设备的发动机叶片的能力，都是进口国外的产品。能够自主加工出高精度的叶片是目前重要的需求。

现有加工叶片榫根的方法，可以首先加工与榫根形状相对应的修整滚轮，用修整滚轮加工砂轮，砂轮对叶片榫根进行加工。修整滚轮的精度决定了砂轮的精度，从而决定叶片榫根的精度。现有的用于叶片榫根的修整滚轮是整体加工出来的，但是修整滚轮的外部轮廓其实分为相接的两部分，一部分外形是圆柱面，另一部分外形为曲面柱体，曲面柱体的横截面为圆形，纵截面的外轮廓曲线与榫根的榫齿的轮廓曲线对应。两部分交接处虽然是圆滑过渡，但是加工时容易干涉，造成加工困难，影响加工精度。另外，外轮廓曲线有凸起的地方与凹陷的地方，交点处的精度也难以保证。与榫齿对应的几个凸起部分也是平行的，平行度也是难以保持高精度的地方。

发明内容

本发明提供一种提高加工精度的航空发动机及燃气轮机叶片榫根的修整滚轮的加工方法。

本发明的目的是以下述方式实现的：一种航空发动机及燃气轮机叶片榫根的修整滚轮的加工方法，将叶片榫根的修整滚轮分为两部分：同心设置的基体滚轮和叶片滚轮；其中基体滚轮具有圆柱形外表面；叶片滚轮包括外轮廓曲线与叶片榫根外形曲线对应的曲面柱体；基体滚轮和叶片滚轮分开加工、加工完成后组装成一个完整的修整滚轮。

叶片滚轮与叶片榫根外形曲线对应的外轮廓曲线包括直线段和圆弧段，相邻的圆弧段之间用彼此共同的切线作为直线段相连。

叶片滚轮的加工包括以下步骤：（1）初加工：先用模具对叶片滚轮整体加工成型；（2）精加工：将初加工后的叶片滚轮放入数控磨床精加工；（3）根据制造要求对叶片滚轮尺寸进行检测。

叶片滚轮的曲面滚轮一侧设置与其同心的台阶形圆柱；台阶形圆柱直径较大的一端与曲面柱体相连；基体滚轮上设置与台阶形圆柱对应的台阶孔；叶片滚轮和基体滚轮之间通过螺栓连接。

本发明的有益效果是：叶片滚轮和基体滚轮分开加工，加工叶片滚轮外轮廓两端时，不会受到基体滚轮的影响而发生干涉现象。从而降低了加工难度，提高加工精度，降低了加工的成本。本发明先用模具初加工后，加工后精度就比较高，再用数控机床进一步提高精度，从而使精度达到要求。

附图说明

图1是修整滚轮示意图。

图2是图1爆炸图。

图3是叶片滚轮的一条外轮廓曲线。

其中，1是基体滚轮、2是叶片滚轮、20是曲面柱体、21是直线段、22是圆弧段、23是台阶形圆柱、11是台阶孔、3是垫片。

具体实施方式

如图1-3所示，一种航空发动机及燃气轮机叶片榫根的修整滚轮的加工方法，将叶片榫根的修整滚轮分为两部分：同心设置的基体滚轮1和叶片滚轮2。基体滚轮1具有圆柱形外表面；叶片滚轮2包括外轮廓曲线与叶片榫根外形曲线对应的曲面柱体20。基体滚轮1和叶片滚轮2分开加工、加工完成后组装成一个完整的修整滚轮。组装方式为可拆卸连接。曲面柱体20的外轮廓曲线与叶片榫根中平行的榫齿对应的部分，这部分轮廓可以用来修整砂轮中对应的部分。外轮廓曲线指叶片滚轮2纵截面的处于轴线两侧对称的两条轮廓曲线。基体滚轮1部分的轮廓主要用于修整砂轮的其余部分。叶片滚轮2和基体滚轮1分开加工，加工叶片滚轮2外轮廓两端时，不会受到基体滚轮1的影响而发生干涉现象。从而降低了加工难度，提高加工精度，降低了加工的成本。

叶片滚轮2与叶片榫根外形曲线对应的外轮廓曲线包括直线段21和圆弧段22，相邻的圆弧段22之间用彼此共同的切线作为直线段21相连。这样，外轮廓曲线上就不存在拐点，降低了加工的难度。拐点是指曲线上切线穿过曲线的点，也是曲线上的凹凸分界点。以拐点为界线，曲线上拐点两边的点的切线分别位于曲线的两侧。现有的加工条件下，拐点处加工精度难以保证。

叶片滚轮2的加工包括以下步骤：（1）初加工：先用模具对叶片滚2轮整体加工成型；（2）精加工：将初加工后的叶片滚轮2放入数控磨床精加工；（3）根据制造要求对叶片滚轮尺寸进行检测。一般加工方法都是直接用机床或者数控机床加工，难以保证精度。本发明先用模具初加工后，加工后精度就比较高，再用数控机床进一步提高精度，从而使精度达到要求。

叶片滚轮2的曲面滚轮20一侧设置与其同心的台阶形圆柱23；台阶形圆柱23直径较大的一端与曲面柱体20相连。基体滚轮1上设置与台阶形圆柱23对应的台阶孔11；叶片滚轮2和基体滚轮1之间通过螺栓连接。叶片滚轮2和基体滚轮1上分别设置螺纹孔和沉孔。叶片滚轮2和基体滚轮1之间还可以设置垫片3，垫片3设置在基体滚轮1的台阶孔11直径较大的孔内。叶片滚轮2和基体滚轮1为钢结构材质，工作面设置金刚石耐磨层。

航空发动机及燃气轮机叶片榫根的修整滚轮，包括同心设置的基体滚轮1和叶片滚轮2；基体滚轮1具有圆柱形外表面；叶片滚轮2包括外轮廓曲线与叶片榫根外形曲线对应的曲面柱体20；基体滚轮1和叶片滚轮2可拆卸的相连组成整个修整滚轮。其余结构特征加工方法中已有。

具体实施时，分别加工基体滚轮1与叶片滚轮2，然后组装在一起使用。加工叶片滚轮2的方法见加工方法的步骤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (1)

1.一种航空发动机及燃气轮机叶片榫根的修整滚轮的加工方法，其特征在于：将叶片榫根的修整滚轮分为两部分：同心设置的基体滚轮和叶片滚轮；其中基体滚轮具有圆柱形外表面；叶片滚轮包括外轮廓曲线与叶片榫根外形曲线对应的曲面柱体；基体滚轮和叶片滚轮分开加工、加工完成后组装成一个完整的修整滚轮；

所述叶片滚轮与叶片榫根外形曲线对应的外轮廓曲线包括直线段和圆弧段，相邻的圆弧段之间用彼此共同的切线作为直线段相连；

所述叶片滚轮的加工包括以下步骤：（1）初加工：先用模具对叶片滚轮整体加工成型；（2）精加工：将初加工后的叶片滚轮放入数控磨床精加工；（3）根据制造要求对叶片滚轮尺寸进行检测；

所述叶片滚轮的曲面滚轮一侧设置与其同心的台阶形圆柱；台阶形圆柱直径较大的一端与曲面柱体相连；基体滚轮上设置与台阶形圆柱对应的台阶孔；叶片滚轮和基体滚轮之间通过螺栓连接。

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