CN113814494B - 一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其步骤为：(1)设计合理的装卡结构，能够保证穿丝孔加工与线切割加工二次装卡找正精度；(2)找正工件，加工高精度穿丝小孔，每对穿丝孔同轴度不大于0.01mm；(3)将工件装卡在线切割床上后，对工件和电极丝定位找正，预加工1对小尺寸喷注槽，依据槽的缺口情况再次调整工件和电极丝位置；(4)慢走丝线切割其它喷注槽，线切割后酸洗、计量。本发明实现了大推力针栓式喷注器发动机闭式喷注槽精密加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，属于特种加工技术领域。
背景技术
针栓式喷注器具有较高的燃烧稳定性、简单低成本结构、深度推力调节能力等一系列优点，目前在我国探月工程轨道器、着陆器主动力系统中成功应用，未来在深空探测火箭发动机、重复使用火箭发动机等领域均有广阔的应用前景。
大推力针栓式喷注器发动机的喷注槽通常设计为闭式射流槽，为保证推进剂射流稳定性和均匀性，槽深/槽宽比大、槽型加工精度达到±0.02，同时要求无毛刺、保留锐边，部分过渡圆角仅R0.3，槽面粗糙度要求Ra1.6以内。采用机械加工方法无法满足大深宽比、无毛刺、保留锐边、小圆角等要求；采用电火花加工方法精度和表面粗糙度均难以保证，且生产效率极低。
采用穿丝慢走丝线切割工艺是加工闭式喷注槽的有效方法，但如何确保穿丝孔的加工精度、穿丝孔加工与线切割加工二次装卡精度、线切割电极丝找正精度、防止工件旋转过程累积误差过大等，是实现闭式喷注槽精密加工的关键，需采用合理的工艺设计和工艺参数确保喷注槽的精度满足要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，能够实现宽度0.8mm以上、粗糙度Ra1.6、精度达到±0.02、最小圆角R0.3的闭式喷注槽加工，解决了高精度针栓式喷注器闭式喷注槽的加工难题。
本发明解决技术的方案是：
一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，
针栓式喷注器包括中心筒、燃料入口、喷注器壳体和氧化剂入口，在中心筒端头或侧壁加工一圈射流喷注槽，射流槽沿圆周方向均步，槽型为T形或拱形或矩形窄深槽，发动机工作时推进剂通过射流槽进入燃烧室参与燃烧；
步骤包括：
S1、在中心筒一端设计装卡结构，装卡结构包括装卡卡头和定位平面，装卡卡头为圆柱体结构，供线切割机床直接装卡，在装卡卡头上的一端侧壁上加工相邻两个面垂直的定位平面，通过装卡结构上的定位平面保证穿丝孔加工与线切割加工二次装卡找正精度；
S2、找正带有装卡结构的中心筒，加工高精度穿丝孔，每对穿丝孔同轴度不大于0.01mm；
S3、将带有装卡结构的中心筒装卡在线切割床上后，对带装卡结构的中心筒和线切割床上的电极丝进行定位找正，预加工1对小尺寸喷注槽，依据槽的缺口情况再次调整带装卡结构的中心筒和电极丝位置；
S4、慢走丝线切割喷注槽，线切割后酸洗，喷注槽表面质量达到Ra0.4～Ra1.6，尺寸精度达到±0.02mm。
进一步的，S1中，装卡结构能够同时在加工穿丝孔的设备和进行线切割的设备上装卡；装卡结构上加工1个找正定位平面，平面度不超过0.01mm，装卡结构和定位平面应一次装卡加工。
进一步的，S2中，加工后的穿丝孔直径比喷注槽最小宽度小0.3mm以上，加工后的穿丝小孔去毛刺，孔口倒角不大于R0.2mm。
进一步的，穿丝孔加工至喷注槽单边应有0.15mm以上的余量。
进一步的，S2中，加工穿丝孔前将S1中的定位平面的平面度找平至0.01mm以内，找正中心，垂直于此平面加工第一个穿丝孔；然后根据槽数旋转分度盘，加工其余穿丝孔。
进一步的，S3中，首先将带有装卡结构的中心筒在线切割机床上找正；带有装卡结构的中心筒与转台同轴度、零件端面跳动量以及装卡工装定位平面的平面度公差均应在0.01mm以内。
进一步的，S3中，预加工的小尺寸喷注槽宽度应比最终喷注槽尺寸小0.2mm以上。
进一步的，S4中，进行正式慢走丝线切割前，进行3～5遍加工。
进一步的，粗加工1遍去除大部分材料，精加工修整1～2遍，每次去除量30～40μm，表面精整1～2遍，每次去除余量5～15μm。
进一步的，S3中，如果加工后对称的两槽缺口偏向一侧，说明线切割丝在穿丝孔偏右位置，需要水平微调带有装卡结构的中心筒；如果加工后对称的两槽缺口偏向两侧，需要带有装卡结构的中心筒。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明设计的装卡结构中加工了找正定位平面，在加工穿丝孔后重新装卡至线切割机床时，通过找正装卡结构中的定位平面，保证线切割电极丝能够顺利穿丝和工作，解决了以往线切割电极丝无法准确穿入微小孔问题和电极丝与穿丝孔距离太近，引起的短路问题；
(2)本发明给出了慢走丝线切割喷注槽所需的穿丝孔加工要求，在保证穿丝孔精度的条件下，能够实现后续电极丝顺利穿丝和喷注槽尺寸的高精度要求。
(3)本发明通过预加小槽，判断电极丝是否在穿丝孔中心，通过进一步微调电极丝位置，保证加工后续多对射流槽均能够顺利穿丝，保证所有射流槽精度均能满足要求；
(4)本发明通过选用合理的电极丝、增加走丝次数、增加表面酸洗措施，加工的喷注槽表面质量达到Ra0.4～Ra1.6，尺寸精度达到±0.02mm。
附图说明
图1是本发明实施例1的一种针栓式喷注器结构；
图2是本发明实施例1带有装卡结构的中心筒；
图3是本发明实施例1预切槽后的缺口示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，以下将结合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。实施例1中心筒周向有20对均布的T形喷注槽和矩形喷注槽(附图1，其中槽深度7.7mm、最小圆角R0.3，矩形槽最小宽度1.1mm。
实施例1
(1)中心筒喷注槽加工前，按附图2加工装卡结构和定位平面，图中1为装卡卡头，2为定位平面。
(2)加工穿丝孔前，将其中1个定位平面找平至0.01mm以内后，在中心筒中心平面处加工第一个穿丝孔，第一个穿丝孔应加工窄槽所需的穿丝孔，穿丝孔直径为0.7mm，然后旋转转台依次加工后续穿丝孔；T形喷注槽因宽度较大，穿丝孔直径可适当增大，但应比T形槽最窄宽度小0.4mm以上。附图2中3为加工好的穿丝孔示意图。
(3)将中心筒零件装卡至线切割设备上，中心筒零件与转台同轴度、零件端面(附图2中4)跳动量以及装卡工装定位平面的平面度等公差应在0.01mm以内；然后将线切割丝穿过步骤(2)中加工的第一个穿丝孔中；中心筒与转台的同轴度，指的是中心筒外圆与转台的同轴度；零件端面跳动量，指的是附图2中的序号4面的跳动量；
(4)首先试加工一对喷注槽，首对喷注槽宽度按0.9mm加工。加工后5倍显微镜检查槽的缺口情况，如果加工后对称的两槽缺口偏向一侧，如图3(a)所示，说明线切割丝在穿丝孔偏右位置，需要水平微调工件；如果加工后对称的两槽缺口偏向两侧，如图3(b)所示，需要旋转微调工件。
(5)慢走丝线切割后续喷注槽，然后机械加工去除装卡结构，最后酸洗零件，采用万能工具显微镜抽检喷注槽尺寸。
本发明设计的装卡结构中加工了找正定位平面，在加工穿丝孔后重新装卡至线切割机床时，通过找正装卡结构中的定位平面，保证线切割电极丝能够顺利穿丝和工作，解决了以往线切割电极丝无法准确穿入微小孔问题和电极丝与穿丝孔距离太近，引起的短路问题；
本发明给出了慢走丝线切割喷注槽所需的穿丝孔加工要求，在保证穿丝孔精度的条件下，能够实现后续电极丝顺利穿丝和喷注槽尺寸的高精度要求。
本发明通过预加小槽，判断电极丝是否在穿丝孔中心，通过进一步微调电极丝位置，保证加工后续多对射流槽均能够顺利穿丝，保证所有射流槽精度均能满足要求；
本发明通过选用合理的电极丝、增加走丝次数、增加表面酸洗措施，加工的喷注槽表面质量达到Ra0.4～Ra1.6，尺寸精度达到±0.02mm。
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)
1.一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，
针栓式喷注器包括中心筒、燃料入口、喷注器壳体和氧化剂入口，在中心筒端头或侧壁加工一圈喷注槽，喷注槽沿圆周方向均布，槽型为T形或拱形或矩形窄深槽，发动机工作时推进剂通过喷注槽进入燃烧室参与燃烧；
步骤包括：
S1、在中心筒一端设计装卡结构，装卡结构包括装卡卡头和定位平面，装卡卡头为圆柱体结构，供线切割机床直接装卡，在装卡卡头上的一端侧壁上加工相邻两个面垂直的定位平面，通过装卡结构上的定位平面保证穿丝孔加工与线切割加工二次装卡找正精度；
S2、找正带有装卡结构的中心筒，加工高精度穿丝孔，每对穿丝孔同轴度不大于0.01mm；
S3、将带有装卡结构的中心筒装卡在线切割床上后，对带装卡结构的中心筒和线切割床上的电极丝进行定位找正，预加工1对小尺寸喷注槽，依据槽的缺口情况再次调整带装卡结构的中心筒和电极丝位置；
S4、慢走丝线切割喷注槽，线切割后酸洗，喷注槽表面质量达到Ra0.4～Ra1.6，尺寸精度达到±0.02mm。
2.根据权利要求1所述的一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，S1中，装卡结构能够同时在加工穿丝孔的设备和进行线切割的设备上装卡；装卡结构上加工1个找正定位平面，平面度不超过0.01mm，装卡结构和定位平面应一次装卡加工。
3.根据权利要求1所述的一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，S2中，加工后的穿丝孔直径比喷注槽最小宽度小0.3mm以上，加工后的穿丝孔去毛刺，孔口倒角不大于R0.2mm。
4.根据权利要求3所述的一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，穿丝孔加工至喷注槽单边应有0.15mm以上的余量。
5.根据权利要求2所述的一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，S2中，加工穿丝孔前将S1中的定位平面的平面度找平至0.01mm以内，找正中心，垂直于此平面加工第一个穿丝孔；然后根据槽数旋转分度盘，加工其余穿丝孔。
6.根据权利要求1所述的一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，S3中，首先将带有装卡结构的中心筒在线切割机床上找正；带有装卡结构的中心筒与转台同轴度、零件端面跳动量以及装卡工装定位平面的平面度公差均应在0.01mm以内。
7.根据权利要求1所述的一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，S3中，预加工的小尺寸喷注槽宽度应比最终喷注槽尺寸小0.2mm以上。
8.根据权利要求1所述的一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，S4中，进行正式慢走丝线切割前，进行3～5遍加工。
9.根据权利要求8所述的一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，粗加工1遍去除大部分材料，精加工修整1～2遍，每次去除量30～40μm，表面精整1～2遍，每次去除余量5～15μm。
10.根据权利要求1所述的一种针栓式喷注器闭式喷注槽精密加工方法，其特征在于，S3中，如果加工后对称的两槽缺口偏向一侧，说明线切割丝在穿丝孔偏右位置，需要水平微调带有装卡结构的中心筒；如果加工后对称的两槽缺口偏向两侧，需要带有装卡结构的中心筒。
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