CN111702610A - 一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，对轮盘的异形榫槽尖边进行预倒棱处理；将预倒棱处理后的轮盘安装到边缘处理装置的第一转轴上，将布轮安装到边缘处理装置的第二转轴上，调整第二转轴，使布轮位于异形榫槽尖边位置处，且使布轮的轴线延长线与轮盘的轴线能够相交；控制第一转轴带动轮盘顺时针旋转T1时间，同时控制第二转轴带动布轮逆时针旋转T1时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料；控制第一转轴带动轮盘逆时针旋转T2时间，同时控制第二转轴带动布轮顺指针旋转T2时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料，完成异形榫槽尖边的处理。本发明能提高发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理的加工质量，提升加工效率，提升发动机关键件的使用寿命。

Description

一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法
技术领域
本发明属于航空发动机盘环类旋转件零件制造领域，具体涉及一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法。
背景技术
航空发动机盘环类等关重旋转零件在工作时承受极大的离心力，而盘环中不连续环列异形榫槽尖边部位是各种应力的集中区，不连续环列异形榫槽边缘加工质量对航空发动机工作寿命影响极大，一个微小的毛刺、偶然造成的划痕都容易形成微裂纹，影响零部件的疲劳寿命。同时，航空钛合金零件不连续环列异形榫槽的边缘处理加工工艺处理的验收标准异常严格，不允许加工纹路、电火花的产生，不允许零件表面的金相破坏，对钳工工艺也是一个重大的挑战。
目前国内主要还是采取纯手工尖边边缘处理方式，由于不连续环列异形榫槽的结构比较封闭，对正常加工产生了很大的干涉，存在大量的加工死角，操作者劳动强度大、质量一致性和稳定性差，同时易造成榫槽尖边R不完整产生“爬坡“现象、毛刺去除不干净、表面粗糙度差等缺陷，导致疲劳源的产生，严重影响航空发动机关重件的使用寿命。
因此，急需一种新的工艺方法来解决现有传统工艺方法在处理发动机轮盘环列异形榫槽尖边时存在的上述问题。
发明内容
针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，该方法能有效提高发动机轮盘环列异形榫槽尖边边缘处理的加工质量，解决发动机轮盘环列异形榫槽尖边R不完整、表面粗糙度差等表面完整性问题，大幅提升加工效率，显著提升发动机关键件的使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，包括以下步骤：
步骤1：对轮盘的异形榫槽尖边进行预倒棱处理；
步骤2：将预倒棱处理后的轮盘安装到边缘处理装置的第一转轴上，将布轮安装到边缘处理装置的第二转轴上，调整第二转轴，使布轮位于异形榫槽尖边位置处，且使布轮的轴线延长线与轮盘的轴线能够相交；
步骤3：控制第一转轴带动轮盘顺时针旋转T1时间，同时控制第二转轴带动布轮逆时针旋转T1时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料；控制第一转轴带动轮盘逆时针旋转T2时间，同时控制第二转轴带动布轮顺指针旋转T2时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料，完成异形榫槽尖边的处理。
进一步地，还包括步骤4：异形榫槽尖边处理完成后，清洗轮盘，去除轮盘上粘黏的磨料。
进一步地，所述步骤1中，使用碳化硅尼龙轮和旋转锉对轮盘的异形榫槽尖边进行预倒棱处理。
进一步地，采用风枪夹持尼龙轮，当风枪夹持直径为50±25mm的尼龙轮时，风枪最高转速不大于12000r/Min；当风枪夹持直径为≤20mm的尼龙轮时，风枪最高转速不大于30000r/Min。
进一步地，所述步骤1中，预倒棱处理时，倒棱尺寸控制在0.05mm～0.5mm之间，即在最终公差带的10％-60％之间，但禁止使用砂布和旋转锉，除非后续有足够余量，且能用尼龙轮去除加工痕迹。
进一步地，所述步骤2中，所述布轮能够覆盖任一需要处理的异形榫槽尖边。
进一步地，所述步骤2中，所述轮盘的圆周跳动≤0.05mm，端面跳动≤0.1mm。
进一步地，所述布轮一般选择2～3层(即2～3cm)厚的碟型风冷布轮，布轮材料选用防雨布，并从布轮中心往外每隔10mm用1mm的棉蜡线按针距5mm缝纫一圈，一直到布轮接近边缘处理使用部分或距离最大外圆15mm左右。
进一步地，所述布轮的转速设定为500～1500r/Min，所述布轮旋转时，布轮向轮盘外倾斜0°～15°。
进一步地，所述磨料选择液态研磨混合磨料，磨料粒度≥240目，要求粘合剂的熔点为65℃±2℃，磨料材质为熔融的氧化铝，研磨砂重量的百分比≥53％，粘合剂重量的百分比15.0％±2％。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供了一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，首先对轮盘的异形榫槽尖边进行预倒棱处理；接着将预倒棱处理后的轮盘安装到边缘处理装置的第一转轴上，将布轮安装到边缘处理装置的第二转轴上，调整第二转轴，使布轮位于异形榫槽尖边位置处，且使布轮的轴线延长线与轮盘的轴线能够相交；最后控制第一转轴带动轮盘顺时针旋转T1时间，同时控制第二转轴带动布轮逆时针旋转T1时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料；控制第一转轴带动轮盘逆时针旋转T2时间，同时控制第二转轴带动布轮顺指针旋转T2时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料，完成异形榫槽尖边的处理。航空发动机轮盘异形榫槽尖边边缘处理是发动机制造过程中一项不可回避的技术难题，本发明提出的利用布轮刷削边缘处理工艺解决不连续环列异形榫槽尖边边缘处理的方法，与传统手动去除工艺方法相比，大大降低了工人劳动强度，提高了生产效率和产品质量，避免了人工手动加工导致不连续环列异形榫槽尖边加工纹理不完整、不连续环列异形榫槽尺寸不一致、毛刺去除不干净等缺陷，避免了疲劳源的产生，有利于提升航空发动机关重件的使用寿命。
进一步地，对完成尖边处理刷削的轮盘零件检验合格后，立即清洗轮盘，去除轮盘上粘黏的磨料，防止时间过长，磨料干燥后，导致零件清洗困难。
进一步地，使用碳化硅尼龙轮和旋转锉对轮盘的异形榫槽尖边进行预倒棱处理，与传统的钳工方法如砂布拉削法相比，能够有效避免在轮盘上产生打磨纹路，进而防止了后续布轮刷削时难以去除的问题。
进一步地，采用风枪夹持尼龙轮，当风枪夹持直径为50±25mm的尼龙轮时，风枪最高转速不大于12000r/Min；当风枪夹持直径为≤20mm的尼龙轮时，风枪最高转速不大于30000r/Min，这样的参数要求下，尼龙轮打磨时杜绝了电火花的产生，从而保证了零件表面组织的完整性，并且如果产生了加工纹路，后续布轮刷削时能够完全去除。
进一步地，预倒棱处理时，倒棱尺寸应控制在0.05mm～0.5mm之间，这样不仅可以实现快速高效的毛刺去除，同时也避免了由于布轮刷削时间太长导致的U型榫槽转接处产生的“爬坡”现象。
进一步地，将布轮的转速设定为500～1500r/Min，因为布轮转速过低会造成偏摆幅度大、刚性差以及刷削去除量小；当布轮转速太大会造成零件表面起火花，破坏零件表面的显微组织；布轮旋转时，布轮向轮盘外倾斜0°～15°，在该倾斜范围内，能够有效防止部分布轮甚至整个布轮被带出榫槽，避免布轮刷削不到需要抛刷的尖边位置的问题发生，防止试验件某些尺寸超差的问题。
进一步地，因为布轮上粘附的磨料的稀稠程度、粒度以及混合不均匀均直接影响刷削效果，磨料太稀起不到刷削的作用，太稠导致粘度大不易清洗，因此，磨料选择液态研磨混合磨料，磨料粒度≥240目，要求粘合剂的熔点为65℃±2℃，磨料材质为熔融的氧化铝，研磨砂重量的百分比≥53％，粘合剂重量的百分比15.0％±2％。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为盘类零件与夹具以及布轮的装夹示意图。
图中：1-布轮；2-轮盘；3-夹具。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
作为本发明的某一具体实施方式，如图1所示，一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，以不连续环列U型榫槽尖边为例，包括以下步骤：
步骤1：对轮盘的异形榫槽尖边进行预倒棱处理；具体的，根据不连续环列U型榫槽尖边的复杂程度和干涉状态，选择规格合适的尼龙轮、旋转锉和风枪，并以碳化硅尼龙轮为主、硬质合金圆柱形旋转锉为辅，对不连续环列U型榫槽尖边进行预倒棱处理，边缘处理前倒棱尺寸应控制在0.05-0.5mm之间，即在最终公差带的10％-60％之间，但禁止使用砂布和旋转锉，除非后续有足够余量，且能用如尼龙轮等工具去除加工痕迹，否则边缘处理后无法去除砂纸或旋转锉的加工纹路；一般夹持直径为50±25mm的尼龙轮的风枪最高转速不大于12000r/Min，夹持直径为≤20mm的尼龙轮的风枪最高转速不大于30000r/Min。
步骤2：如图1所示，将预倒棱处理后的轮盘2通过夹具3安装到边缘处理装置或设备的第一转轴上，并用百分表进行找正，要求轮盘的圆周跳动≤0.05mm，端面跳动≤0.1mm；然后将布轮1安装到边缘处理装置或设置的第二转轴上，调整第二转轴，使布轮位于异形榫槽尖边位置处，且使布轮的轴线延长线与轮盘的轴线能够相交；优选的，布轮1能够覆盖任一需要处理的异形榫槽尖边；由于不同布轮的平整度不同，所以在装夹布轮前先要将布轮处理平整，避免布轮被甩出和影响加工质量及参数的确定；
具体的，选取边缘处理装置时，要求边缘处理装置的第一转轴和第二转轴均可实现正反转，确保轮盘和布轮分别能够实现正反转，且轮盘和布轮的转速和旋转时间可控；布轮和轮盘的接触压力可控并能自动调节；布轮相对不连续环列U型榫槽上端面角度可调，且可进行非直线型的插补轨迹运动，布轮的转速设定为500～1500r/Min，布轮旋转时，布轮向轮盘外倾斜0°～15°；
对于不连续环列U型榫槽尖边处理时，一般选择2～3层(即2～3cm)厚的碟型风冷布轮，布轮材料选用防雨布，并从布轮中心往外每隔10mm用1mm的棉蜡线按针距5mm缝纫一圈，一直到布轮接近边缘处理使用部分或距离最大外圆15mm左右；布轮厚度的选择取决于盘类零件不连续环列U型榫槽的尺寸，最佳厚度选择是棉布轮在边缘处理过程中刚好覆盖整个不连续环列U型榫槽，这样边缘处理时不会刷到盘类零件的其他表面。
步骤3：控制第一转轴带动轮盘顺时针旋转T1时间，同时控制第二转轴带动布轮逆时针旋转T1时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料，磨料的喷射角度、频率和压力可控；控制第一转轴带动轮盘逆时针旋转T2时间，同时控制第二转轴带动布轮顺指针旋转T2时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料，完成异形榫槽尖边的处理；
具体的，编制边缘处理路径控制程序，对于不连续环列U型榫槽要求布轮要有一定的倾斜角度，如图1所示，其倾斜角度为5°，边缘处理路径要沿着不连续环列U型榫槽端面形状行走；
在选择磨料时，对于不连续环列U型榫槽的边缘处理，选择液态研磨混合磨料，要求粘合剂的熔点为65℃±2℃，磨料粒度≥240目，磨料材质为熔融的氧化铝，研磨砂重量的百分比≥53％，粘合剂重量的百分比15.0％±2％；
将压力罐中的磨料填充满，充分搅拌15min，然后将与其连接的气缸压力定为20～40psi，最后调用对应的数控程序给布轮喷磨料，使布轮充分润湿；将布轮移动到加工参考原点，检查布轮位置和编程参考位置是否一致，如果有偏差需通过边缘处理装置或设备中的坐标系位置数据做细微调整；启动数控程式，用布轮在边缘处理装置或设备上对不连续环列U型榫槽尖边进行边缘处理。以国产PG1200-3H设备为例，设置边缘处理参数为转台转速5r/min，A轴(第二转轴)边缘处理电流上限为7A、下限为2A、工作压力为3.2A，A轴布轮倾斜5度、转速为1000r/min，磨料喷嘴喷射频次为喷射1S停止0S(周期1S)；首先转台(附带其上面装夹的轮盘)顺时针旋转，A轴逆时针旋转，边缘处理时间为300s；然后转台逆时针旋转，A轴顺时针旋转，边缘处理时间为240s。
步骤4：异形榫槽尖边处理完成后，使用去离子水喷淋清洗轮盘，去除轮盘上粘黏的磨料。
采用这样的处理工艺，设置磨料喷射频率和压力、布轮转速和路径、边缘处理压力、轮盘以及布轮正反转转速和边缘处理时间等相应的工艺参数，让磨料由气压从储料缸压出，通过喷枪喷到高速旋转的布轮上，通过粘结在布轮上的磨料与旋转的零件进行摩擦实现尖边边缘处理，这种加工方法去除零件材料量很小，主要起的是不连续环列U型榫槽尖边抛光作用，不会破坏零件的几何形状，加工过程中尺寸的一致性和稳定性好，加工效率高，彻底解决了盘类零件不连续环列U型榫槽尖边的处理难题。本发明可推广应用到国内航空发动机U型不连续环形榫槽尖边自动化处理工艺标准中去，可大幅度提高航空发动机不连续环列U型榫槽类零件的寿命。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：对轮盘的异形榫槽尖边进行预倒棱处理；
步骤2：将预倒棱处理后的轮盘安装到边缘处理装置的第一转轴上，将布轮安装到边缘处理装置的第二转轴上，调整第二转轴，使布轮位于异形榫槽尖边位置处，且使布轮的轴线延长线与轮盘的轴线能够相交；
步骤3：控制第一转轴带动轮盘顺时针旋转T1时间，同时控制第二转轴带动布轮逆时针旋转T1时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料；控制第一转轴带动轮盘逆时针旋转T2时间，同时控制第二转轴带动布轮顺指针旋转T2时间，布轮旋转时给布轮上喷洒磨料，完成异形榫槽尖边的处理。
2.根据权利要求1所述的一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，还包括步骤4：异形榫槽尖边处理完成后，清洗轮盘，去除轮盘上粘黏的磨料。
3.根据权利要求1所述的一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，所述步骤1中，使用碳化硅尼龙轮和旋转锉对轮盘的异形榫槽尖边进行预倒棱处理。
4.根据权利要求3所述的一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，采用风枪夹持尼龙轮，当风枪夹持直径为50±25mm的尼龙轮时，风枪最高转速不大于12000r/Min；当风枪夹持直径为≤20mm的尼龙轮时，风枪最高转速不大于30000r/Min。
5.根据权利要求1所述的一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，所述步骤1中，预倒棱处理时，倒棱尺寸控制在0.05mm～0.5mm之间，即在最终公差带的10％-60％之间，但禁止使用砂布和旋转锉，除非后续有足够余量，且能用尼龙轮去除加工痕迹。
6.根据权利要求1所述的一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，所述步骤2中，所述布轮能够覆盖任一需要处理的异形榫槽尖边。
7.根据权利要求1所述的一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，所述步骤2中，所述轮盘的圆周跳动≤0.05mm，端面跳动≤0.1mm。
8.根据权利要求1所述的一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，所述布轮材料为防雨布。
9.根据权利要求1所述的一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，所述布轮的转速设定为500～1500r/Min，所述布轮旋转时，布轮向轮盘外倾斜0°～15°。
10.根据权利要求1所述的一种发动机轮盘环列异形榫槽尖边处理方法，其特征在于，所述磨料选择液态研磨混合磨料，磨料粒度≥240目，粘合剂的熔点为65℃±2℃，研磨砂重量的百分比≥53％，粘合剂重量的百分比为15.0％±2％。
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