CN112191864A - 一种叶片安装环形槽的加工方法 - Google Patents

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周宝辉
贺益龙
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Abstract

本发明一种叶片安装环形槽的加工方法，包括以下步骤，步骤1，在毛坯料上加工环形凹槽；步骤2，在环形凹槽开口的两侧粗加工出弧形边；步骤3，在环形凹槽内壁的两侧粗加工出环形弧槽；步骤4，在环形凹槽开口的两侧精加工出外圆槽；步骤5，对环形凹槽的槽底进行精加工；步骤6，对环形弧槽进行精加工，得到叶片安装环形槽零件。该方法操作简单，能够提高加工质量和生产效率，降低加工难度，避免刀具相对零件的可移动空间小而发生碰撞干涉或过切削等现象。采用本发明的加工方法，能够满足叶片安装环形槽的设计要求，加工质量和生产效率高，保证零件一次交付合格率。

Description

一种叶片安装环形槽的加工方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体属于一种叶片安装环形槽的加工方法。
背景技术
航空产业中，随着设计能力和制造能力的提升，发动机零部件的集成化程度也越来越高，零件设计趋于整体、轻量、精密型发展，型面结构也越来越复杂。盘类零件外型面叶片安装环形槽的作用是安装工作叶片，环形槽的结构为半封闭式型腔，环形槽结构复杂，空间狭小，中部过窄，刀具在加工过程中相对零件的可移动空间小，最小安全距离仅0.1mm，易发生碰撞干涉或过切削现象。另外，为保证环形槽与叶片工作时均匀的承受载荷，避免应力集中，环形槽的尺寸精度高，轮廓公差带最小0.01mm，加工难度大，导致加工出的零件合格率低，整体生产效率低。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种叶片安装环形槽的加工方法，该方法操作简单，能够提高加工质量和生产效率，降低加工难度，避免刀具相对零件的可移动空间小而发生碰撞干涉或过切削等现象。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种叶片安装环形槽的加工方法，包括以下步骤，
步骤1，在毛坯料上加工环形凹槽；
步骤2，在环形凹槽开口的两侧粗加工出弧形边；
步骤3，在环形凹槽内壁的两侧粗加工出环形弧槽；
步骤4，在环形凹槽开口的两侧精加工出外圆槽；
步骤5，对环形凹槽的槽底进行精加工；
步骤6，对环形弧槽进行精加工，得到叶片安装环形槽零件。
优选的，步骤1中，采用机夹槽刀对毛坯料进行环形凹槽的车削加工。
优选的，步骤2中，首先对环形凹槽开口的一侧进行粗加工，形成环形槽开口部位一侧的弧形边，再对开口另一侧进行粗加工，形成环形槽开口部位另一侧的弧形边。
优选的，步骤3中，首先在环形凹槽内壁的一侧粗加工出环形弧槽，再对内壁的另一侧粗加工出环形弧槽。
优选的，所述粗加工过程中均预留0.5mm的加工余量。
优选的，步骤4中，首先精加工环形槽开口部位一侧的外圆槽，再精加工环形槽开口部位另一侧的外圆槽。
优选的，在步骤2、步骤4和步骤5中，选用刀尖为R1.5mm的机夹车刀进行加工。
优选的，步骤6中，首先精加工环形槽一侧的环形弧槽，再精加工环形槽另一侧的环形弧槽。
优选的，在步骤3和步骤6中，采用专用刀具进行环形弧槽的加工，所述专用刀具的刀杆与环形槽开口处的加工面在加工过程中的间隙不少于0.5mm。
进一步的，所述专用刀具为焊接刀具，采用硬质合金制成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供一种叶片安装环形槽的加工方法，通过对环形槽采用分块式仿形加工，首先进行环形凹槽的加工，通过常规的环形槽加工去除加工时的大余量，减少后续工艺的加工量，再进行加工出环形凹槽开口处的弧形边，先去除开口处的加工量，避免加工内部的环形弧槽时，刀具与开口处产生碰撞，影响成型时的加工质量，再加工出环形凹槽两侧的环形弧槽，以及环形凹槽开口两侧的外圆槽，采用本发明的加工方法，能够满足叶片安装环形槽的设计要求，加工质量和生产效率高，保证零件一次交付合格率。
进一步的，通过采用专用刀具进行环形弧槽的加工，刀具的刀杆与零件之间在加工过程中的间隙不少于0.5mm，有效的避免刀具相对零件的可移动空间小而发生碰撞干涉或过切削等现象，提高了加工的质量。
附图说明
图1本发明叶片安装环形槽分区加工示意图；
图2本发明加工环形槽的专用刀具示意图；
图3本发明粗加工环形凹槽示意图；
图4本发明粗车环形槽上侧弧形边示意图；
图5本发明粗车环形槽下侧弧形边示意图；
图6本发明粗车环形槽下环形弧槽示意图；
图7本发明粗车环形槽上环形弧槽示意图；
图8本发明精车环形槽上外圆槽示意图；
图9本发明精车环形槽下外圆槽示意图；
图10本发明精车环形凹槽槽底示意图；
图11本发明精车环形槽上弧槽示意图；
图12本发明精车环形槽下弧槽示意图；
图13本发明实施例叶片安装环形槽结构示意图；
图中：1为外圆槽；2为环形弧槽；3为环形凹槽；4为毛坯料；5为叶片安装环形槽零件。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种叶片安装环形槽的加工方法，包括以下步骤，
步骤1，在毛坯料4加工环形凹槽3；
步骤2，在环形凹槽3开口的两侧粗加工出弧形边；
步骤3，在环形凹槽3内壁的两侧粗加工出环形弧槽2；
步骤4，在环形凹槽3开口的两侧精加工出外圆槽1；
步骤5，对环形凹槽3的槽底进行精加工；
步骤6，对环形弧槽2进行精加工，得到叶片安装环形槽零件5。
如附图1所示，本发明中依据叶片安装环形槽的结构特征，对环形槽采用分块式仿形加工。将槽分割成为五个加工部分：环形凹槽外部的外圆槽1分为两个加工部位，中间环形凹槽3为一个加工部位，环形凹槽内部两侧的环形弧槽2分为两个加工部位。
环形凹槽3的横截面为矩形，通过常规的车削进行凹槽加工，去除叶片安装环形槽的大部分加工量，减少了后续工艺的加工难度；外圆槽1是矩形开口出两侧的加工边，用于与叶片的安装底面相贴合；环形弧槽2是在环形凹槽3内部两侧的侧壁上进行加工，形成弧形的凹槽，用于与叶片的安装底座相配合。
叶片安装环形槽的加工具体步骤：
步骤1，根据环形槽的结构和加工方案，选择合适大小的加工刀具。
步骤2，对毛坯料4粗加工环形凹槽3，去除大余量，如附图3所示。
步骤3，粗加工环形凹槽3开口上侧部位的弧形边，单边均匀预留0.5mm加工余量，如附图4所示。
步骤4，粗加工环形凹槽3开口下侧部位的弧形边，单边均匀预留0.5mm加工余量，如附图5所示。
步骤5，粗加工环形凹槽3内部侧壁下侧的环形弧槽2，单边均匀预留0.5mm加工余量，如附图6所示。
步骤6，粗加工环形凹槽3内部侧壁上侧的环形弧槽2，单边均匀预留0.5mm加工余量，如附图7所示。
步骤7，精加工环形凹槽3开口外侧上外圆槽1部位，如附图8所示。
步骤8，精加工环形凹槽3开口外侧下外圆槽1部位，如附图9所示。
步骤9，精加工环形凹槽3槽底，如附图10所示。
步骤10，精加工环形凹槽3内部侧壁上侧的环形弧槽2部位，如附图11所示。
步骤11，精加工环形凹槽3内部侧壁下侧的环形弧槽2部位，如附图12所示。
步骤1中，考虑到刀具的刚性和与加工部位的干涉问题，通过增加刀体厚度，优化刀尖R及控制切削刃的角度实现。如附图2所示，专用刀具结构的刀具刀尖为R1.2，切削角度为20°，刀尖高于刀杆侧面3.3mm，刀具的刀杆与零件之间在加工过程中的间隙不少于0.5mm；伸入叶片安装环形槽内部的刀杆宽度为2.2mm，通过斜面逐渐过渡至刀具的夹持部位；考虑干涉及切削角度，刀尖与加工面的角度为50°，与零件中弧形的弯曲角度相差5°；专用刀具为焊接刀具，采用硬质合金制成。
采用本发明提出的盘类零件叶片安装环形槽的加工方案，满足设计要求，加工质量和生产效率高，保证零件一次交付合格率，有效的避免刀具相对零件的可移动空间小而发生碰撞干涉或过切削等现象，为狭小空间半封闭式型腔提供了一种可靠、实用的工艺方法。
实施例
以某叶轮零件为例，叶片安装环形槽宽度最小为6.08mm，深度最大为9.25mm，底部弧槽半径R最小为0.8mm，轮廓度要求为±0.01～±0.015mm，槽的尺寸精度高，轮廓公差带最小0.01mm。如图13所示。
叶片安装环形槽，按以下步骤进行加工：
第1步：选用如图2所示的刀具结构。
第2步：选用R0.4mm宽3mm机夹槽刀，按图3所示切削路线去除大余量，在毛坯料4加工环形凹槽3。
第3步：选用R1.5机夹车刀，按图4加工环形槽上侧部位，单边预留0.5mm加工余量。
第4步：选用R1.5机夹车刀按图5加工环形槽下侧部位，单边预留0.5mm加工余量。
第5步：选用图2右方向刀具按图6加工环形槽下凹槽部位，单边均匀预留0.5mm加工余量。
第6步：选用图2左方向刀具按图7加工环形槽上凹槽部位，单边均匀预留0.5mm加工余量。
第7步：选用R1.5机夹车刀，按附图8精加工环形槽上外圆槽部位。
第8步：选用R1.5机夹车刀，按附图9精加工环形槽下外圆槽部位。
第9步：选用R1.5机夹车刀，按附图10精加工环形槽槽底。
第10步：按附图11精加工环形槽上凹槽，选用如图2所示的刀具。
第11步：按附图12精加工环形槽下凹槽，选用如图2所示的刀具。

Claims (10)

1.一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤1，在毛坯料(4)上加工环形凹槽(3)；
步骤2，在环形凹槽(3)开口的两侧粗加工出弧形边；
步骤3，在环形凹槽(3)内壁的两侧粗加工出环形弧槽(2)；
步骤4，在环形凹槽(3)开口的两侧精加工出外圆槽(1)；
步骤5，对环形凹槽(3)的槽底进行精加工；
步骤6，对环形弧槽(2)进行精加工，得到叶片安装环形槽零件(5)。
2.根据权利要求1所述的一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，步骤1中，采用机夹槽刀对毛坯料(4)进行环形凹槽(3)的车削加工。
3.根据权利要求1所述的一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，步骤2中，首先对环形凹槽(3)开口的一侧进行粗加工，形成环形槽开口部位一侧的弧形边，再对开口另一侧进行粗加工，形成环形槽开口部位另一侧的弧形边。
4.根据权利要求1所述的一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，步骤3中，首先在环形凹槽(3)内壁的一侧粗加工出环形弧槽(2)，再对内壁的另一侧粗加工出环形弧槽(2)。
5.根据权利要求1所述的一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，所述粗加工过程中均预留0.5mm的加工余量。
6.根据权利要求1所述的一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，步骤4中，首先精加工环形槽开口部位一侧的外圆槽(1)，再精加工环形槽开口部位另一侧的外圆槽(1)。
7.根据权利要求1所述的一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，在步骤2、步骤4和步骤5中，选用刀尖为R1.5 mm的机夹车刀进行加工。
8.根据权利要求1所述的一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，步骤6中，首先精加工环形槽一侧的环形弧槽(2)，再精加工环形槽另一侧的环形弧槽(2)。
9.根据权利要求1所述的一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，在步骤3和步骤6中，采用专用刀具进行环形弧槽(2)的加工，所述专用刀具的刀杆与环形槽开口处的加工面在加工过程中的间隙不少于0.5mm。
10.根据权利要求9所述的一种叶片安装环形槽的加工方法，其特征在于，所述专用刀具为焊接刀具，采用硬质合金制成。
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