CN111185720A - 一种航空发动机涡轮轴颈上封严篦齿的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空发动机涡轮轴颈上封严篦齿的加工方法，属于航空发动机零件的超精加工领域。该方法包括：步骤一、粗车篦齿轮廓，为精加工留0.5mm余量；步骤二、半精车篦齿，为精加工留0.1mm余量；步骤三、精车篦齿，保证几何尺寸及面轮廓度；步骤四、数控超精密外圆磨削篦齿尖外径；步骤五、目视检查篦齿表面；步骤六、三坐标测量机检验工件几何尺寸。本方法采用涂层刀具，特定的走刀路线、加工参数及合理的进给量对篦齿内腔进行精加工，有效的控制封严篦齿腔内部尺寸及技术条件，表面光度要求。本法发明能够有效的控制该种篦齿的质量要求，合格率达到99%以上。

Description

一种航空发动机涡轮轴颈上封严篦齿的加工方法

技术领域

本发明属于航空发动机用零件的精加工技术领域，具体涉及一种航空发动机涡轮轴颈上封严篦齿的加工方法。

背景技术

航空发动机涡轮轴颈为发动机转子零件，其外部为静止机匣。转子零件转动过程中必然与静止的机匣间存在间隙。有了间隙必然存在气体泄漏。而为减少气体泄漏，提高涡轮工作效率，保证发动机运转过程中的密封性能，封严篦齿起到至关重要的作用。为更好的满足封严要求，封严篦齿的几何形状有着严格的要求，该种封严篦齿呈阶梯型分布，齿侧两面面轮廓度0.15mm，齿尖直径公差±0.04mm，齿尖宽度为0.13mm，篦齿一侧壁与水平夹角为43.5°，两侧壁之间夹角为20°，齿腔底面与水平间夹角为23.5°，齿尖保持尖边，齿根圆角为R1.2mm，且与篦齿同一零件上存在旋转用轴承环，故为保证篦齿与其外机匣间隙保证均匀，故篦齿尖直径相对于轴承环跳动不大于0.03mm，表面粗超度为Ra1.6μm。封严篦齿的封严效果对发动机的性能、油耗等有着重要的影响。零件材料为碳钢，基于封严篦齿的几何形状及材料的特性，篦齿薄，易变形，对零件加工增加了很大的困难。若采用通用的加工方法，加工过程中无法同一方向将封严篦齿加工完成，会造成篦齿根部存在接刀棱，不满足设计要求，产生较多的次品，增加返修时间，且在返修过程中易造成废品，严重降低了生产效率与产品质量。

发明内容

针对现有的生产加工水平，与封严篦齿的结构特性，本发明提供一种航空发动机涡轮轴颈上封严篦齿的加工方法，采用该方法可解决封严篦齿一次加工合格率低的问题。为实现上述目的，一种航空发动机涡轮轴颈上封严篦齿的加工方法，包括如下步骤：

（1）选用刀尖为R1.5mm的刀具进行粗加工，将篦齿形状加工完成，为后续留有0.5mm余量；

（2）选用定制刀具进行半精加工，为后续加工留0.1mm余量；

（3）用特定走刀路线与加工参数进行精加工，保证篦齿几何尺寸及表面要求；

（4）磨削篦齿尖外径。保证篦齿尖直径、跳动及粗超度；

（5）目视检查篦齿表面，是否满足设计图中表面要求；

（6）三坐标测量机检验工件几何尺寸。

所述步骤（1）中选用R1.5mm刀具进行粗加工，可以快速的去除篦齿之间余量。留有0.5mm余量是为防止加工其他部位时，零件变形，导致篦齿尺寸不合格；

步骤（2）中采取半精加工，由于选用的刀具为非标刀具，刚性差，吃刀量过大时，易发生让刀情况，且易使篦齿变形，造成篦齿几何尺寸超差；

步骤（3）采用特定走刀路线与加工参数进行精加工。采用特定刀路保证篦齿根部圆角处无接刀棱。采用变参数加工，防止刀具加工篦齿根部圆角时刀具震动，产生振纹；

步骤（4）篦齿尖直径采用超精密数控外圆磨削进行加工。由于封严篦齿尖过薄，采用车加工易造成篦齿变形，磨加工磨削属于精密加工，更能满足设计图纸要求，有效的防止篦齿变形及齿尖的粗超度要求；

目视检查篦齿表面，表面粗糙度满足设计图纸要求，表面无振纹，篦齿腔无接刀棱。

采用三坐标测量机扫描型面方法检查加工后的篦齿几何尺寸，其检查结果完全符合预期的图纸要求，篦齿无变形；

沈阳黎明国际动力工业有限公司创造地发明了篦齿的加工方法，解决了篦齿加工返修率高，合格率低的问题，本加工方法基于篦齿的结构特点与现有加工设备的特性，定制有效的加工步骤与走刀路线，保证零件高效稳定的加工。本加工方法的发明为黎明国际动力工业有限公司带来了可观的经济效益。

附图说明

图1为篦齿示意图。1为篦齿尖，2为篦齿腔；

图2为篦齿腔内部精加工走刀路线示意图。1为进刀点；2为出刀点；3为进刀点；4为出刀点；

图3为磨加工篦齿尖加工示意图。1为砂轮；2为加工的零件；3为千分表；4为基准外圆（轴承环）；

图4为封严篦齿三坐标检测篦齿腔型面扫描示意图。LIN10与LIN12为篦齿侧壁型面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明：

采用粗加工刀具R1.5球刀进行粗加工，各表面均留余量0.5mm(见图1），包括篦齿尖，篦齿腔。加工参数：转速：S130m/min 进给：F0.1mm/r 吃刀量：0.5mm；

对零件其他需加工部位进行加工，除磨削位置外全部加工完成；

对篦齿进行半精加工，去除余量0.4mm，加工前找正轴承环跳动不大于0.05mm，为防止刀具加工至篦齿根部圆角时发生让刀现象，将篦齿根部圆角处产生接刀棱，精加工时无法去除。故采用与精加工相同刀路进行加工。加工时采用定制的与篦齿角度一致的非标刀具，在加工过程中需增加暂停，进行排屑，防止铁屑缠绕在刀具划伤零件，避免刀具崩碎；

篦齿精加工，采用特定刀路进行（见图2），且加工参数为变速加工，加工篦齿侧壁时加工参数：转速：S200m/min进给：F0.12mm/r。加工篦齿根部圆角时加工参数：转速:S200m/min进给：F0.08mm/r。由于篦齿较薄，故精加工时吃刀量不应大于0.1mm，且加工时必须选用新刀具进行，保证刀具足够锋利；

用超精密数控外圆磨床对篦齿尖直径进行磨加工（见图3），加工前应找正零件轴承环跳动不大于0.01。砂轮转速为35m/s，零件转速29m/min，进给量：粗磨0.0903mm/min、半精磨0.0452mm/min、精磨0.009mm/min，逐步去除篦齿尖直径余量。磨削过程中需在轴承环表面装置千分表，随时观测零件跳动值，防止磨削过程中零件窜动。在磨加工过程中，为保证封严齿尖的跳动及表面粗超度，在粗磨、半精磨、精磨三种加工过程前需要进行砂轮整修工作；

目视检查篦齿外观，表面无接刀棱，表面无振纹，表面无划痕等缺陷；

采用三坐标测量机扫描型面检查加工后的篦齿几何尺寸，其检查结果完全符合预期的图纸要求。

Claims (3)

1.一种航空发动机涡轮轴颈上封严篦齿的加工方法，其特征在于包括如下步骤：

选用刀尖为R1.5mm的刀具进行粗加工，将篦齿形状加工完成，为后续留有0.5mm余量；

（2）选用定制刀具进行半精加工，为后续加工留0.1mm余量；

（3）用特定走刀路线与加工参数进行精加工，保证篦齿几何尺寸及表面粗糙度要求；

（4）磨削篦齿尖外径，保证篦齿尖直径相对于基准圆轴承环跳动，找正时需找正基准圆（轴承环）跳动不大于0.01mm，采用粗磨、半精磨、精磨三个阶段实施封严篦齿直径最终磨削；

（5）目视检查篦齿表面，是否满足设计图中表面要求；

（6）三坐标测量机检查工件几何尺寸。

2.按照权利要求1所述的一种航空发动机涡轮轴颈上封严篦齿的加工方法，其特征在于所述步骤（3）中车削参数为：转速200m/min，进给0.12mm/r，根部圆角处进给0.08mm/r。

3.按照权利要求1所述的一种航空发动机涡轮轴颈上封严篦齿的加工方法，其特征在于所述步骤（4）中采用超精密数控外圆磨加工，其磨削参数，砂轮转速35m/s，零件转速29m/min ，粗磨进给0.0903mm/min，半精磨进给0.0452mm/min，精磨进给0.009mm/min。

Images