CN115488360A - 一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空发动机技术领域，具体涉及一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，具体包括环形榫槽的粗车加工、环形榫槽内部的半精车加工和环形榫槽的精车加工，精加工参数为：切深0.2mm，线速度为40m/min，精车环形榫槽内型面进给量为0.06mm/r，精车环形榫槽内型面R进给量为0.05mm/r，本方法解决了环形榫槽尺寸及轮廓公差带难保证的问题，并且提高了环形榫槽的加工效率。

Description

一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法
技术领域
本发明属于航空发动机技术领域，具体涉及一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法。
背景技术
环形榫槽是高压压气机盘类零件上的重要结构，环形榫槽的结构比较复杂，槽口窄而槽内宽，呈Ω形，槽口的尺寸为8mm，槽内宽15mm。环形榫槽是通过数控车床车削加工形成的，而高温合金的环形榫槽加工难度大，加工时容易让刀，尺寸不易保证。通常环形榫槽结构都是盘类零件加工中的瓶颈，环形榫槽所涉及的尺寸及技术条件较多，并且多数尺寸是由轮廓公差带控制。通常榫槽的轮廓公差带比较严格，尤其是榫槽工作面的轮廓公差带在0.02～0.03mm之间，而非工作面轮廓公差带也要求在0.04～0.05mm之间。由于环形榫槽结构的特殊性，在加工中无法测量，所以环形榫槽加工对数控加工的方法、加工参数和加工中的间接测量有着非常高的要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明是一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，解决了环形榫槽尺寸及轮廓公差带难保证的问题，并且提高了环形榫槽的加工效率。
本发明的技术方案是：
一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，包括以下步骤：
步骤1）环形榫槽的粗车加工：
粗车加工前工序在环形榫槽的外圆留有1mm-1.5mm的余量，设计粗车加工路线时，不需一次把外圆的余量全部去除，在外圆的两侧保留一部分余量，以备后面精车时标定测量使用。
先在环形榫槽外圆处去除0.2mm余量，并在环形榫槽端面上使用Z轴高度测定器测量刀具的位置是否正确，对刀无误后，对环形榫槽内部进行排刀粗车，切深2mm刀片在车削环形榫槽底部时，降低进给量；环形榫槽槽底和环形榫槽外部留0.3mm余量；根据刀片的磨损程度和加工效率更换刀片，在最后一次更换刀片后，重新标定刀片位置尺寸，将形槽外部型面全部精车完毕；
步骤2）环形榫槽内部的半精车加工：
选择左右手两种刀具，刀具既要与环形榫槽不干涉又要有良好的强度；
在环形榫槽外圆和端面上使用Z轴高度测定器测量刀具的位置是否正确，对刀无误后，对环形榫槽内部进行排刀半精车，每次由环形榫槽的中心向一侧切深0.2mm，刀片由环形榫槽的槽口车至槽底为一次走刀；环形榫槽半精车加工后留0.2mm余量；由于半精车时，刀具一直在环形榫槽的内部切削，切削的铁屑不易排出，并且冷却液浇注不充分，会在刀片上产生较大的热量，因此走刀过程中，每次退刀需将把刀片退出环形榫槽，并指令使刀片停留4秒，让冷却液冲掉铁屑，充分降低刀片温度，避免刀片温度过高无法冷却，从而加速刀片的磨损，同时避免铁屑挤伤环形榫槽内表面；
步骤3）环形榫槽的精车加工：
在环形榫槽端面上使用Z轴高度测定器测量刀具的位置是否正确，对刀无误后，按照环形榫槽的型面进行两次精车加工，环形榫槽精车时，由于刀具锋利度不够会出现“让刀”现象，第二次精车加工环形榫槽内型面是为了避免“让刀”，而导致槽型不合格的现象；切深0.2mm，线速度为40m/min，精车环形榫槽内型面进给量为0.06mm/r，精车环形榫槽内型面R进给量为0.05mm/r；精车环形榫槽底部过程中，保证环形榫槽底部的圆角R的车削完全，避免两次精车位置不对应，接刀接不上中间留有台阶。
进一步的，上述的一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，步骤1）粗车刀片选择球刀片或槽刀片。
进一步的，上述的一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，步骤1）环形榫槽的粗车加工环形榫槽内部时，保证槽口开的足够大，避免后续加工刀片和槽口的干涉。
进一步的，上述的一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，环形榫槽加工过程中径向方向测量通过车削零件外径来测量，轴向方向测量通过在环形榫槽端面上放置Z轴高度测定器来测量，环形榫槽外部配合面直径尺寸通过千分尺进行在线加工控制。
本发明的优点及有益效果：
本方法解决了高温合金轮盘环形榫槽在车加工中尺寸及轮廓公差带难保证，加工效率低的问题。该方法在解决环形榫槽车加工质量问题和提高加工效率上起到很好的效果，生产安全可靠，应用效果良好，经济效益好，前景广阔。
附图说明
图1为本发明粗车加工环形榫槽开槽示意图；
图2为本发明粗车加工环形榫槽外圆0.2mm标定余量示意图；
图3为本发明半精车加工环形榫槽示意图；
图4为本发明精车加工环形榫槽示意图；
图中，1-槽口；2-外圆0.2mm标定余量；3-半精车加工后余量；4-精加工路径。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例是对本发明的具体实施方式做进一步详细描述。
一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，包括如下步骤：
步骤1）环形榫槽的粗车加工：
粗车加工前工序在环形榫槽的外圆留有1mm-1.5mm的余量，设计粗车加工路线时，不需一次把外圆的余量全部去除，在外圆的两侧保留一部分余量，以备后面精车时标定测量使用。
本实施例选择槽刀片进行粗车加工，因为环形榫槽的装夹和本身的刚性足够好，选择槽刀片可以大幅度的提高加工效率。
如图2所示，先去除环形榫槽外圆0.2mm标定余量2，并在环形榫槽端面上使用Z轴高度测定器测量刀具的位置是否正确，对刀无误后，对环形榫槽内部进行排刀粗车，粗车的范围不能超过槽口的宽度，槽口开的足够大，如图1所示，槽口1单边留0.3mm余量，避免后续加工刀片和槽口的干涉。切深2mm刀片在车削环形榫槽底部时，降低进给量；环形榫槽槽底和环形榫槽外部留0.3mm余量；根据刀片的磨损程度和加工效率更换刀片，在最后一次更换刀片后，重新标定刀片位置尺寸，将形槽外部型面全部精车完毕；
步骤2）环形榫槽内部的半精车加工：
选择左右手两种刀具，刀具既要与环形榫槽不干涉又要有良好的强度；
在环形榫槽外圆和端面上使用Z轴高度测定器测量刀具的位置是否正确，对刀无误后，对环形榫槽内部进行排刀半精车，每次由环形榫槽的中心向一侧切深0.2mm，刀片由环形榫槽的槽口车至槽底为一次走刀；如图2所示，环形榫槽半精车加工后留余量3为0.2mm；由于半精车时，刀具一直在环形榫槽的内部切削，切削的铁屑不易排出，并且冷却液浇注不充分，会在刀片上产生较大的热量，因此走刀过程中，每次退刀需将把刀片退出环形榫槽，并指令使刀片停留4秒，让冷却液冲掉铁屑，充分降低刀片温度，避免刀片温度过高无法冷却，从而加速刀片的磨损，同时避免铁屑挤伤环形榫槽内表面；
步骤3）环形榫槽的精车加工：
在环形榫槽端面上使用Z轴高度测定器测量刀具的位置是否正确，对刀无误后，如图4所示，按照环形榫槽的型面精加工路径4进行两次精车加工，环形榫槽精车时，由于刀具锋利度不够会出现“让刀”现象，第二次精车加工环形榫槽内型面是为了避免“让刀”，而导致槽型不合格的现象；切深0.2mm，线速度为40m/min，精车环形榫槽内型面进给量为0.06mm/r，精车环形榫槽内型面R进给量为0.05mm/r；精车环形榫槽底部过程中，保证环形榫槽底部的圆角R的车削完全，避免两次精车位置不对应，接刀接不上中间留有台阶。精车槽底时，一定要按着要求进行，通常槽底的位置比榫槽两侧凹下0.02mm-0.05mm，这样在安装叶片的时候，不会产生干涉。
环形榫槽加工过程中径向方向测量通过车削零件外径来测量，轴向方向测量通过在环形榫槽端面上放置Z轴高度测定器来测量，环形榫槽外部配合面直径尺寸通过千分尺进行在线加工控制，其余尺寸均通过三坐标来进行测量。

Claims (4)

1.一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）环形榫槽的粗车加工：
先在环形榫槽外圆处去除0.2mm余量，并在环形榫槽端面上使用Z轴高度测定器测量刀具的位置是否正确，对刀无误后，对环形榫槽内部进行排刀粗车，切深2mm刀片在车削环形榫槽底部时，降低进给量；环形榫槽槽底和环形榫槽外部留0.3mm余量；根据刀片的磨损程度和加工效率更换刀片，在最后一次更换刀片后，重新标定刀片位置尺寸，将形槽外部型面全部精车完毕；
步骤2）环形榫槽内部的半精车加工：
在环形榫槽外圆和端面上使用Z轴高度测定器测量刀具的位置是否正确，对刀无误后，对环形榫槽内部进行排刀半精车，每次由环形榫槽的中心向一侧切深0.2mm，刀片由环形榫槽的槽口车至槽底为一次走刀；环形榫槽半精车加工后留0.2mm余量；走刀过程中，每次退刀需将把刀片退出环形榫槽，并指令使刀片停留3-5秒，让冷却液冲掉铁屑，充分降低刀片温度，避免刀片温度过高无法冷却，从而加速刀片的磨损，同时避免铁屑挤伤环形榫槽内表面；
步骤3）环形榫槽的精车加工：
在环形榫槽端面上使用Z轴高度测定器测量刀具的位置是否正确，对刀无误后，按照环形榫槽的型面进行两次精车加工，切深0.2mm，线速度为40m/min，精车环形榫槽内型面进给量为0.06mm/r，精车环形榫槽内型面R进给量为0.05mm/r；精车环形榫槽底部过程中，保证环形榫槽底部的圆角R的车削完全，避免两次精车位置不对应，接刀接不上中间留有台阶。
2.根据权利要求1所述的一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，其特征在于，步骤1）粗车刀片选择球刀片或槽刀片。
3.根据权利要求1所述的一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，其特征在于，步骤1）环形榫槽的粗车加工环形榫槽内部时，保证槽口开大，避免后续加工刀片和槽口的干涉。
4.根据权利要求1所述的一种高温合金盘环形榫槽的高效车削加工方法，其特征在于，环形榫槽加工过程中径向方向测量通过车削零件外径来测量，轴向方向测量通过在环形榫槽端面上放置Z轴高度测定器来测量，环形榫槽外部配合面直径尺寸通过千分尺进行在线加工控制。
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