CN111036937A - 一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，属于变径结构车削技术领域；包括如下步骤：步骤一、测量待加工冷却通道的加工螺旋槽的螺旋升角θ；步骤二、测量待加工冷却通道直柱段外壁母线与锥柱段外壁母线夹角α；步骤三、调整车削刀具至指定角度；步骤四、车削刀具对待加工冷却通道的外壁进行车削加工，成型螺旋槽；本发明通过车削方法实现了变直径变螺距燃烧室内壁冷却通道的加工，代替了长期以来的铣削加工，大幅提升了燃烧室内壁冷却通道的加工效率，保证了产品的加工精度和表面质量。

Description

一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法

技术领域

本发明属于变径结构车削技术领域，涉及一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法。

背景技术

液体火箭发动机燃烧室内壁螺旋冷却通道通常使用铣削加工，通过采用五轴加工中心或车削中心的铣削功能，对单条变直径变螺距的螺旋槽进行多轴联动加工，然后利用设备自带的分度功能实现多条冷却通道的加工。其不足之处是：对设备要求较高，同时铣削加工效率较低，所加工的冷却通道表面质量较差。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，通过车削方法实现了变直径变螺距燃烧室内壁冷却通道的加工，代替了长期以来的铣削加工，大幅提升了燃烧室内壁冷却通道的加工效率，保证了产品的加工精度和表面质量。

本发明解决技术的方案是：

一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，包括如下步骤：

步骤一、测量待加工冷却通道的加工螺旋槽的螺旋升角θ；

步骤二、测量待加工冷却通道直柱段外壁母线与锥柱段外壁母线夹角α；

步骤三、调整车削刀具至指定角度；

步骤四、车削刀具对待加工冷却通道的外壁进行车削加工，成型螺旋槽。

在上述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，所述步骤一中，待加工冷却通道为变径管状结构；包括直柱段和锥柱段；直柱段的轴向一端与锥柱段的轴向大端同轴对接。

在上述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，所述步骤一中，螺旋升角θ的范围为10-45°。

在上述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，所述步骤二中，夹角α的范围为1°-10°。

在上述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，所述步骤三中，将车削刀具的主切削刃调整至与螺旋升角方向垂直的角度。

在上述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，所述步骤三中，主切削刃与螺旋升角方向垂直的误差允许值为±1°。

在上述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，所述步骤四中，车削加工时，刀具的主切削刃沿待加工冷却通道的侧壁垂直进刀，进刀深度为0.1-0.5mm

在上述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，所述步骤四中，车削加工时，每完成冷却通道周向一圈360°车削，沿冷却通道轴向方向进行分度增量补偿；增量补偿的分度数为20-40条。

在上述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，当加工至直柱段与锥柱段的过渡处时，沿冷却通道侧壁垂直方向进行增量补偿，补偿因夹角α引起的螺距变化。

在上述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，夹角α引起的螺距变化，通过对X轴增量ΔX＝b×cosθ和Z轴增量ΔZ＝b×cosθ×tanα循环补偿来实现；其中b为单条筋宽+槽宽的数值。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明通过普通数控车床实现了燃烧室内壁冷却通道的加工，代替了燃烧室内壁冷却通道的铣削加工，大幅提升了冷却通道的加工效率；

(2)本发明车削轨迹与冷却通道中冷却液体流动方向一致，大幅提升了燃烧室内壁的使用性能，同时保证了冷却通道的尺寸精度要求与表面粗糙度要求；

(3)本发明解决了使用普通数控车床加工燃烧室内壁冷却通道的多条螺旋槽的分度难题；

(4)本发明实现了普通数控车床对燃烧室内壁冷却通道的变螺距、变直径加工。

附图说明

图1为本发明冷却通道螺旋槽加工示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明提出一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，通过车削方法实现了变直径变螺距燃烧室内壁冷却通道的加工，代替了长期以来的铣削加工，大幅提升了燃烧室内壁冷却通道的加工效率，保证了产品的加工精度和表面质量。本发明使用不带分度功能的数控车床对圆锥过渡圆柱面上的等螺旋升角、变螺距螺旋槽的加工。切削刀具主切削刃摆放于垂冷却通道螺旋升角方向上，切削刀具主、副侧后角与冷却通道两侧夹角应大于α。确保刀具在切削过程中侧后角与冷却通道不发生切削干涉。设定X轴增量ΔX＝b×cosθ，Z轴增量ΔZ＝b×cosθ×tanα，其中b值为单条筋宽+槽宽数值。利用宏程序对分度及等螺旋升角进行车削加工。

如图1所示，小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，主要包括如下步骤：

步骤一、测量待加工冷却通道的加工螺旋槽的螺旋升角θ；待加工冷却通道为变径管状结构；包括直柱段和锥柱段；直柱段的轴向一端与锥柱段的轴向大端同轴对接。螺旋升角θ的范围为10-45°。

步骤二、测量待加工冷却通道直柱段外壁母线与锥柱段外壁母线夹角α；夹角α的范围为1°-10°。

步骤三、调整车削刀具至指定角度；将车削刀具的主切削刃调整至与螺旋升角方向垂直的角度。主切削刃与螺旋升角方向垂直的误差允许值为±1°。

步骤四、车削刀具对待加工冷却通道的外壁进行车削加工，成型螺旋槽。车削加工时，刀具的主切削刃沿待加工冷却通道的侧壁垂直进刀，进刀深度为0.1-0.5mm。车削加工时，每完成冷却通道周向一圈360°车削，沿冷却通道轴向方向进行分度增量补偿；增量补偿的分度数为20-40条。当加工至直柱段与锥柱段的过渡处时，沿冷却通道侧壁垂直方向进行增量补偿，补偿因夹角α引起的螺距变化。夹角α引起的螺距变化，通过对X轴增量ΔX＝b×cosθ及Z轴增量ΔZ＝b×cosθ×tanα循环补偿来实现；其中b为单条筋宽+槽宽的数值。

实施例1

(1)燃烧室内壁冷却通道由直柱段和锥柱段组成，直柱段直径96mm，直柱段和锥柱段固定夹角α为3.5°。冷却通道直柱段和锥柱段轴向长度分别为50mm和40mm。

(2)冷却通道的螺旋升角θ为16.5°。

(3)将燃烧室内壁使用实心胎具固定，直柱段一侧使用四爪卡盘装夹于数控车床主轴上，圆锥段一侧使用车床尾顶顶紧。

(4)将切槽刀具主切削刃调整至与螺旋升角方向垂直，对齐后将切槽刀具刀尖中心调整至与燃烧室内壁轴线水平方向上共面。

(5)切槽刀具两侧后角磨至5°，确保刀具在切削过程中侧后角与冷却通道不发生切削干涉。

(6)设定X轴增量ΔX＝b×cosθ，Z轴增量ΔZ＝b×cosθ×tanα，其中b值为单条筋宽+槽宽数值。

(7)通过对X轴增量和Z轴增量的循环补偿，消除因夹角α引起的螺距变化值(大小端外径差值×tanθ)，并完成20条螺旋槽的均布车削。

(8)车削加工时，切槽刀具的主切削刃沿待加工冷却通道的侧壁垂直进刀，进刀深度为0.3mm。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、测量待加工冷却通道的加工螺旋槽的螺旋升角θ；

步骤二、测量待加工冷却通道直柱段外壁母线与锥柱段外壁母线夹角α；

步骤三、调整车削刀具至指定角度；

步骤四、车削刀具对待加工冷却通道的外壁进行车削加工，成型螺旋槽。

2.根据权利要求1所述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：所述步骤一中，待加工冷却通道为变径管状结构；包括直柱段和锥柱段；直柱段的轴向一端与锥柱段的轴向大端同轴对接。

3.根据权利要求2所述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：所述步骤一中，螺旋升角θ的范围为10-45°。

4.根据权利要求3所述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：所述步骤二中，夹角α的范围为1°-10°。

5.根据权利要求4所述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：所述步骤三中，将车削刀具的主切削刃调整至与螺旋升角方向垂直的角度。

6.根据权利要求5所述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：所述步骤三中，主切削刃与螺旋升角方向垂直的误差允许值为±1°。

7.根据权利要求6所述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：所述步骤四中，车削加工时，刀具的主切削刃沿待加工冷却通道的侧壁垂直进刀，进刀深度为0.1-0.5mm。

8.根据权利要求7所述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：所述步骤四中，车削加工时，每完成冷却通道周向一圈360°车削，沿冷却通道轴向方向进行分度增量补偿；增量补偿的分度数为20-40条。

9.根据权利要求8所述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：当加工至直柱段与锥柱段的过渡处时，沿冷却通道侧壁垂直方向进行增量补偿，补偿因夹角α引起的螺距变化。

10.根据权利要求9所述的一种小推力燃烧室内壁冷却通道车削方法，其特征在于：夹角α引起的螺距变化，通过对X轴增量ΔX＝b×cosθ及Z轴增量ΔZ＝b×cosθ×tanα循环补偿来实现；其中b为单条筋宽+槽宽的数值。

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