CN114571264A - 一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法 - Google Patents

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李杨
刘高
王岭
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    • Y02E10/20—Hydro energy

Abstract

本发明提供一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，用于薄壁弧形件、T形梁/组合梁结构的装夹与加工，曲面随形工装整体设计为采用随形曲面支撑零件，台阶侧边下方设计长条形空刀槽悬空零件，能够防止零件装夹不到位。使用曲面随形工装将涡轮外环装夹到五轴高速精密加工设备上，能够实现一次装夹、加工所有孔面。本发明技术方案，能够提高零件与工装接触面积，减少装夹及加工过程中的零件变形，减少装夹次数，提高铣面打孔工作效率。

Description

一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法
技术领域
本发明涉及产品的成型及加工技术领域，特别涉及一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法。
背景技术
涡轮外环是航空发动机静止热端部件，材质为SiCf/SiC陶瓷基复合材料，壁厚δ＜3mm，两侧U型槽底部均布多个深小孔。
涡轮外环属于薄壁弧形件、T形梁/组合梁结构，在外力作用下零件易装夹变形，且变形难以控制，加工过程中的切削热、振动等因素导致零件变形、加工精度易损失。加工涡轮外环的各处外形曲面、前后左右端面及微小孔时，需要多次装夹，存在装夹找正次数多、时间长、难度大的问题。
因此，如何提供一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，提高零件与工装接触面积，减少装夹及加工过程中的零件变形，减少装夹次数，提高铣面打孔工作效率，已经成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，能够提高零件与工装接触面积，减少装夹及加工过程中的零件变形，减少装夹次数，提高铣面打孔工作效率。
本发明的一个实施例中，一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，用于薄壁弧形件、T形梁/组合梁结构的装夹与加工，包括：
S101、将曲面随形工装8置于加工设备工作台的中心位置，并固定。
S102、将涡轮外环5置于曲面随形工装8的圆弧曲面3上，曲面随形工装8的外圆弧曲面3与涡轮外环5的内圆弧曲面贴合。
S103、将挡板工装6紧贴曲面随形工装8和涡轮外环5的前端面，曲面随形工装8和涡轮外环5的安装孔4对应，穿入螺杆7并固定所述涡轮外环5。
S104、所述加工设备工作台旋转第一预定角度，涡轮外环5的待加工表面始终垂直于所述加工设备的主轴，使用平头立铣刀或球头铣刀加工涡轮外环5的各处外形曲面，使用所述平头立铣刀加工涡轮外环5的前后左右端面。
S105、所述加工设备工作台旋转第二角度，涡轮外环5的待加工孔始终垂直于所述加工设备的主轴，使用平头立铣刀或钻头加工涡轮外环5的各处微小孔。
进一步地，使用平头立铣刀或球头铣刀加工涡轮外环5的各处外形曲面，使用平头立铣刀加工涡轮外环5的前后左右端面，包括：
所述加工设备工作台的主轴安装平头立铣刀或球头铣刀，使用所述平头立铣刀或球头铣刀加工涡轮外环5的各处外形曲面，使用所述平头立铣刀加工涡轮外环5的前后左右端面。
进一步地，使用平头立铣刀或钻头加工涡轮外环5的各处微小孔，包括：
所述加工设备工作台的主轴安装平头立铣刀或钻头，使用所述平头立铣刀或钻头加工涡轮外环5的各处微小孔。
进一步地，将涡轮外环5置于曲面随形工装8的圆弧曲面3上，曲面随形工装8的外圆弧曲面3与涡轮外环5的内圆弧曲面贴合，包括：
将涡轮外环5置于曲面随形工装8的圆弧曲面3上，经前后、左右调整，使用橡胶棒对称敲击涡轮外环5的前端面和右端面，曲面随形工装8的外圆弧曲面3与涡轮外环5的内圆弧曲面贴合。
本发明所带来的有益效果如下：
从上述方案可以看出，本发明实施例中，提供一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，用于薄壁弧形件、T形梁/组合梁结构的装夹与加工，曲面随形工装整体设计为采用随形曲面支撑零件，台阶侧边下方设计长条形空刀槽悬空零件，能够防止零件装夹不到位。使用曲面随形工装将涡轮外环装夹到五轴高速精密加工设备上，能够实现一次装夹、加工所有孔面。本发明技术方案，能够提高零件与工装接触面积，减少装夹及加工过程中的零件变形，减少装夹次数，提高铣面打孔工作效率。
附图说明
图1表示本发明实施例的一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法的随形曲面工装结构示意图；
图2表示本发明实施例的一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法的挡板工装结构示意图；
图3表示本发明实施例的一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法的涡轮外环曲面随形装夹示意图；
图中，1为长条形空刀槽，2为台阶侧边，3为圆弧曲面，4为安装孔，5为涡轮外环，6为挡板工装，7为螺杆，8为曲面随形工装。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。
如图1至图3所示，图1为本发明实施例的一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法的随形曲面工装结构示意图，图2为本发明实施例的一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法的挡板工装结构示意图，图3为本发明实施例的一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法的涡轮外环曲面随形装夹示意图。
一种碳化硅涡轮外环的曲面随形装夹及铣面打孔方法，所述涡轮外环属于薄壁弧形件、T形梁/组合梁结构，壁厚δ＜3mm，两侧U型槽底部均布多个深小孔。
一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，用于薄壁弧形件、T形梁/组合梁结构的装夹与加工，包括：
S101、将曲面随形工装8置于加工设备工作台的中心位置，并固定。
S102、将涡轮外环5置于曲面随形工装8的圆弧曲面3上，曲面随形工装8的外圆弧曲面3与涡轮外环5的内圆弧曲面贴合。
本发明实施例中，将涡轮外环5置于曲面随形工装8的圆弧曲面3上，经前后、左右调整，使用橡胶棒对称敲击涡轮外环5的前端面和右端面，曲面随形工装8的外圆弧曲面3与涡轮外环5的内圆弧曲面贴合。
可以理解的是，本发明实施例的其他实施方式中，也可以采用其他适合工具对涡轮外环5的前端面和右端面进行对称敲击，使曲面随形工装8的外型面与涡轮外环5的内圆弧曲面紧密贴合，具体选取工具的形式，在此并不进行具体限制。
S103、将挡板工装6紧贴曲面随形工装8和涡轮外环5的前端面，曲面随形工装8和涡轮外环5的安装孔4对应，穿入螺杆7并固定所述涡轮外环5。
S104、所述加工设备工作台旋转第一预定角度，涡轮外环5的待加工表面始终垂直于所述加工设备的主轴，使用平头立铣刀或球头铣刀加工涡轮外环5的各处外形曲面，使用所述平头立铣刀加工涡轮外环5的前后左右端面。
本发明实施例中，使用平头立铣刀或球头铣刀加工涡轮外环5的各处外形曲面，使用平头立铣刀加工涡轮外环5的前后左右端面，包括：
所述加工设备工作台的主轴安装平头立铣刀或球头铣刀，使用所述平头立铣刀或球头铣刀加工涡轮外环5的各处外形曲面，使用所述平头立铣刀加工涡轮外环5的前后、左右端面。
S105、所述加工设备工作台旋转第二角度，涡轮外环5的待加工孔始终垂直于所述加工设备的主轴，使用平头立铣刀或钻头加工涡轮外环5的各处微小孔。
本发明实施例中，所述加工设备工作台的主轴安装平头立铣刀或钻头，使用所述平头立铣刀或钻头加工涡轮外环5的各处微小孔。
本发明实施例中，工装外型面与涡轮外环内型面形状一致，通过内圆弧曲面、台阶侧边限位，台阶侧边下方设计长条形空刀槽悬空零件，能够防止夹具加工时刀具无法清根导致装夹不到位。使用螺杆及盖板装夹固定涡轮外环后，工装外型面与涡轮外环内型面高度吻合、接触面积大，减少装夹及加工变形，提高加工效率。
本发明技术方案，提供一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，用于薄壁弧形件、T形梁/组合梁结构的装夹与加工，曲面随形工装整体设计为采用随形曲面支撑零件，台阶侧边下方设计长条形空刀槽悬空零件，能够防止零件装夹不到位。使用曲面随形工装将涡轮外环装夹到五轴高速精密加工设备上，能够实现一次装夹、加工所有孔面。本发明技术方案，能够提高零件与工装接触面积，减少装夹及加工过程中的零件变形，减少装夹次数，提高铣面打孔工作效率。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，用于薄壁弧形件、T形梁/组合梁结构的装夹与加工，其特征在于，所述方法，包括：
S101、将曲面随形工装(8)置于加工设备工作台的中心位置，并固定；
S102、将涡轮外环(5)置于所述曲面随形工装(8)的圆弧曲面(3)上，所述曲面随形工装(8)的外圆弧曲面(3)与所述涡轮外环(5)的内圆弧曲面贴合；
S103、将挡板工装(6)紧贴所述曲面随形工装(8)和涡轮外环(5)的前端面，所述曲面随形工装(8)和涡轮外环(5)的安装孔(4)对应，穿入螺杆(7)并固定所述涡轮外环(5)；
S104、所述加工设备工作台旋转第一预定角度，所述涡轮外环(5)的待加工表面始终垂直于所述加工设备的主轴，使用平头立铣刀或球头铣刀加工涡轮外环(5)的各处外形曲面，使用所述平头立铣刀加工涡轮外环(5)的前后左右端面；
S105、所述加工设备工作台旋转第二角度，所述涡轮外环(5)的待加工孔始终垂直于所述加工设备的主轴，使用平头立铣刀或钻头加工涡轮外环(5)的各处微小孔。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，其特征在于，使用平头立铣刀或球头铣刀加工涡轮外环(5)的各处外形曲面，使用所述平头立铣刀加工涡轮外环(5)的前后左右端面，包括：
所述加工设备工作台的主轴安装平头立铣刀或球头铣刀，使用所述平头立铣刀或球头铣刀加工涡轮外环(5)的各处外形曲面，使用所述平头立铣刀加工涡轮外环(5)的前后左右端面。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，其特征在于，使用平头立铣刀或钻头加工涡轮外环(5)的各处微小孔，包括：
所述加工设备工作台的主轴安装平头立铣刀或钻头，使用所述平头立铣刀或钻头加工涡轮外环(5)的各处微小孔。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅涡轮外环外圆弧面的装夹及加工方法，其特征在于，将涡轮外环(5)置于所述曲面随形工装(8)的圆弧曲面(3)上，所述曲面随形工装(8)的外圆弧曲面(3)与所述涡轮外环(5)的内圆弧曲面贴合，包括：
将涡轮外环(5)置于所述曲面随形工装(8)的圆弧曲面(3)上，经前后、左右调整，使用橡胶棒对称敲击涡轮外环(5)的前端面和右端面，所述曲面随形工装(8)的外圆弧曲面(3)与所述涡轮外环(5)的内圆弧曲面贴合。
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