CN106825614B - 一种航空压气机罩轮廓面加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空压气机罩轮廓面加工方法，针对零件轮廓面存在有间断孔、硬质喷涂层的情形，发明一种加工轮廓面的方法，最大限度地减小刀具施加给零件的切削力，保证轮廓面不受外力作用而变形，保证轮廓面尺寸合格。以实现：①避免刀具加工断续孔时出现的振刀、让刀现象；②消除刀具加工硬质涂层时产生的过大的切削力；③有效控制或减小零件的切削变形和应力释放变形。

Description

一种航空压气机罩轮廓面加工方法

技术领域

本发明涉及轮廓面加工技术领域，尤其涉及一种航空压气机罩轮廓面加工方法。

背景技术

现有的压气机罩的材料为变形高温合金、大直径、壁厚超薄(0.5-2mm)、轮廓面精度高的环形类零件，此类零件形状不规则，壁厚不均匀且表面附有硬质涂层，结构刚性不足，切削加工性差，轮廓面易受外力而变形。此类零件主要应用于航空发动机制造领域。

某公司某型号压气机罩，尺寸：φ450mm×φ230mm×100mm，最小壁厚：0.5mm，属于超薄壁环形件，形状不规则，结构刚性差；材料为镍基高温合金，刀具切削性差，易受外力而变形；零件轮廓面上有2组不同尺寸及位置的间断孔，如图1所示，图1为现有技术中的航空压气机罩的结构示意图，使刀具构成断续切削，刀具存在振刀、让刀现象，进而导致零件变形，如图2所示，图2为现有技术中的航空压气机罩加工步骤的示意图。

现有技术方案如下：①刀具加工路线及顺序：粗车内轮廓面(见图2，路线1)→粗车轮廓端面(见图2，路线2)→粗车斜槽(见图2，路线3)→粗车外型面(见图2，路线4、5)→精车斜槽(见图2，路线6)→精车内轮廓面(见图2，路线7)→精车外型面外圆(见图2，路线8)→精车外型面端面(见图2，路线9)→精车轮廓端面(见图2，路线10)；

加工产生的问题有：①由于间断孔的存在，刀具构成断续切削，存在振刀、让刀现象，同时施加给零件的切削力不均匀；刀具易磨损，进而增大切削力，零件内轮廓面、轮廓基准端面A、第一间断孔处端面受切削力作用而变形；

②由于零件直径大且壁薄，零件轮廓面存在刀具振刀、让刀现象，相对于基准的平面度、平行度、面轮廓度无法保证；

③卸下零件后，零件在自由状态下，由于切削应力释放，零件轮廓面尺寸与夹具约束状态下尺寸测量结果不一致，尺寸严重超差，无法保证合格；

④由于喷涂层硬度高，表面凹凸不平，涂层厚度不均匀，造成刀具切削力不均等，零件受切削力作用而形成不规则变形。。

具体的，其问题为：

①无法避免刀具加工断续孔时出现的振刀、让刀现象；

②无法消除刀具加工硬质涂层时产生的过大的切削力；

③无法有效控制或减小零件的切削变形和应力释放变形。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种航空压气机罩轮廓面加工方法，以实现：

①避免刀具加工断续孔时出现的振刀、让刀现象；

②消除刀具加工硬质涂层时产生的过大的切削力；

③有效控制或减小零件的切削变形和应力释放变形。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种航空压气机罩轮廓面加工方法，用于加工具有硬质涂层和间断孔的超薄壁环形件轮廓面，其特征在于，包括：

步骤1)粗车航空压气机罩上的斜槽，

所述斜槽的横截面边缘点为点E1和点G，所述点E1比所述点G更靠近外缘；

步骤2)粗车内轮廓面，

该内轮廓面具有弧形的硬质涂层，其横截面边缘点为点A和点C，点C位于轮廓端面与所述内轮廓面交接处，在点A和点C之间选取点B作为刀具起始点，所述点B处为刀具与所述硬质涂层的接触点的上夹角和下夹角是相等的，然后按照点B至点A-点B至点C-点B至点A-点B至点C进行粗车；

步骤3)粗车间断孔处端面，

其中，轮廓端面的横截面边缘点为点F和点C，所述点F比所述点C更靠近外缘，所述点G和所述点F位于横截面的同一水平线上，所述间断孔处端面上具有一个第二间断孔，所述第二间断孔的横截面边缘点为点E和点D，所述点E比所述点D更靠近外缘，所述点E和所述点D之间为所述间断孔处端面，其切削方向为从所述点E至所述点D；

步骤4)粗车轮廓端面，

其方向为从所述点C至所述点F；

步骤5)粗车外型面端面，

所述航空压气机罩的顶端面的横截面边缘点为同一水平面上的点G1和点F1，所述点G1位于所述点F1的左侧，所述点F1至所述点E1之间具有第一间断孔，在横截面竖直方向上所述点F1至所述点F为外型面端面，其方向为从所述点F1至所述点F；

步骤6)粗车外型面外圆，

所述点G1至所述点F为外型面外圆，其方向为从所述点F至所述点G1；

步骤7)精车所述斜槽；

步骤8)半精车所述间断孔处端面，

其切削方向为从所述点E至所述点D；

步骤9)精车部分所述内轮廓面，

其切削方向为所述点B至所述点A；

步骤10)粗车部分所述内轮廓面和全部所述轮廓端面，

其切削方向为所述点B至所述点F；

步骤11)精车所述外型面外圆，

其方向为从所述点F1至所述点G1；

步骤12)精车所述外型面端面，

其方向为从所述点F1至所述点F；步骤13)精修所述轮廓端面，

其方向为从所述点C至所述点F；

步骤14)精修所述外型面端面，

其方向为从所述点F1至所述点E1；

步骤15)精修基准外圆，所述基准外圆的横截面为所述点F至所述点G。

优选的，上述步骤2)和所述步骤4)中所用刀具为内孔刀，其参数为R0.8*80°。

优选的，上述步骤9)、步骤10)、步骤13)中所用的刀具为外圆刀，其参数为R0.8*80°。

优选的，上述步骤1)、所述步骤7)中所用的刀具为斜槽刀。

优选的，上述步骤3)、所述步骤8)中所用的刀具为右手刀，其参数为R0.8*35°。

优选的，上述步骤5)、所述步骤6)、所述步骤11)、所述步骤12)、所述步骤14)、所述步骤15)中所用的刀具为外圆刀，其参数为R0.8*80°。

优选的，刀具吃刀量为：粗加工为0.3-0.8mm,精加工为0.15-0.2mm，精修为0-0.05mm。

优选的，上述步骤2)中的点B至点A-点B至点C-点B至点A-点B至点C进行粗车，具体为，前面的一组点B至点A-点B至点C中的粗加工的刀具吃刀量为0.3mm。

优选的，上粗精加工转速S＝30转/每分钟，进给速度F＝0.1毫米/每转,第一间断孔和第二间断孔处转速S＝15转/每分钟，进给速度F＝0.1毫米/每转。

本发明提供的航空压气机罩轮廓面加工方法，针对零件轮廓面存在有间断孔、硬质喷涂层的情形，发明一种加工轮廓面的方法，最大限度地减小刀具施加给零件的切削力，保证轮廓面不受外力作用而变形，保证轮廓面尺寸合格。

本发明提供的航空压气机罩轮廓面加工方法主要是针对：

⑴硬质喷涂层的加工：①将内轮廓面硬质喷涂层的加工以点B作为分界点，分为两段加工，原因：增大刀刃与零件加工面的夹角，减小切削力和便于排屑；②在步骤2点B至点A-点B至点C-点B至点A-点B至点C中的前面的一组点B至点A-点B至点C中去除内轮廓面处凸起的涂层厚度，使喷涂层平整，为后面的一组点B至点A-点B至点C中粗车内轮廓面准备均匀的粗加工余量，避免产生过大的切削力而导致零件呈不规则变形。

⑵第一间断孔处的加工：①步骤12中半精加工第一间断孔处端面，去除大部分余量，同时消除粗加工的应力变形；②由于第一间断孔处壁厚最薄，变形最严重，安排步骤14最后精修第一间断孔处端面，消除端面由于刀具振刀、让刀引起的变形，保证平行度合格；

⑶第二间断孔处的加工：①安排步骤3去除第二间断孔处端面的粗加工余量，避免步骤4粗车轮廓端面时出现由于刀具瞬间切削状态的变化导致切削力过大引起的变形；②安排步骤8半精加工轮廓端面，消除粗加工的应力变形；③安排步骤13在最后一次加工精修轮廓端面和第二间断孔处端面，消除端面的应力变形，保证基准A平面度尺寸和面轮廓度尺寸；

⑷基准B的加工：安排步骤15最后一段精修基准外圆B，消除基准B的变形，保证基准B正确；

⑸粗、精加工刀具分开，避免因刀具磨损引起的零件变形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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例，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为现有技术中的航空压气机罩的结构示意图；

图2为现有技术中的航空压气机罩加工步骤的示意图

图3为本发明实施例提供的航空压气机罩轮廓面加工方法的步骤示意图。

上图1-3中：

间断孔1、间断孔2。

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。

请参考图3，图3为本发明实施例提供的航空压气机罩轮廓面加工方法的结构示意图。

本发明实施例提供的航空压气机罩轮廓面加工方法，用于加工具有硬质涂层和间断孔的超薄壁环形件轮廓面，包括：

步骤1)粗车航空压气机罩上的斜槽，(对应图3中的标号1)

斜槽的横截面边缘点为点E1和点G，点E1比点G更靠近外缘；

步骤2)粗车内轮廓面，(对应图3中的标号2、3、4、5)

该内轮廓面具有弧形的硬质涂层，其横截面边缘点为点A和点C，点C位于轮廓端面与内轮廓面交接处，在点A和点C之间选取点B作为刀具起始点，点B处为刀具与硬质涂层的接触点的上夹角和下夹角是相等的，然后按照点B至点A-点B至点C-点B至点A-点B至点C进行粗车；

步骤3)粗车间断孔处端面，(对应图3中的标号6)

其中，轮廓端面的横截面边缘点为点F和点C，点F比点C更靠近外缘，点G和点F位于横截面的同一水平线上，间断孔处端面上具有一个第二间断孔2，第二间断孔2的横截面边缘点为点E和点D，点E比点D更靠近外缘，点E和点D之间为间断孔处端面，其切削方向为从点E至点D；

步骤4)粗车轮廓端面，(对应图3中的标号7)

其方向为从点C至点F；

步骤5)粗车外型面端面，(对应图3中的标号8)

航空压气机罩的顶端面的横截面边缘点为同一水平面上的点G1和点F1，点G1位于点F1的左侧，点F1至点E1之间具有第一间断孔1，在横截面竖直方向上点F1至点F为外型面端面，其方向为从点F1至点F；

步骤6)粗车外型面外圆，(对应图3中的标号9)

点G1至点F为外型面外圆，其方向为从点F至点G1；

步骤7)精车斜槽；(对应图3中的标号10)

步骤8)半精车间断孔处端面，(对应图3中的标号11)

其切削方向为从点E至点D；

步骤9)精车部分内轮廓面，(对应图3中的标号12)

其切削方向为点B至点A；

步骤10)粗车部分内轮廓面和全部轮廓端面，(对应图3中的标号13)

其切削方向为点B至点F；

步骤11)精车外型面外圆，(对应图3中的标号14)

其方向为从点F1至点G1；

步骤12)精车外型面端面，(对应图3中的标号15)

其方向为从点F1至点F；

步骤13)精修轮廓端面，(对应图3中的标号16)

其方向为从点C至点F；

步骤14)精修外型面端面，(对应图3中的标号17)

其方向为从点F1至点E1；

步骤15)精修基准外圆，(对应图3中的标号18)。

本发明实施例提供的航空压气机罩轮廓面加工方法，针对零件轮廓面存在有间断孔、硬质喷涂层的情形，发明一种加工轮廓面的方法，最大限度地减小刀具施加给零件的切削力，保证轮廓面不受外力作用而变形，保证轮廓面尺寸合格。

本发明实施例提供的航空压气机罩轮廓面加工方法主要是针对：

⑴硬质喷涂层的加工：①将内轮廓面硬质喷涂层的加工以点B作为分界点，分为两段加工，原因：增大刀刃与零件加工面的夹角，减小切削力和便于排屑；②在步骤2点B至点A-点B至点C-点B至点A-点B至点C中的前面的一组点B至点A-点B至点C中去除内轮廓面处凸起的涂层厚度，使喷涂层平整，为后面的一组点B至点A-点B至点C中粗车内轮廓面准备均匀的粗加工余量，避免产生过大的切削力而导致零件呈不规则变形。

⑵第一间断孔1处的加工：①步骤12中半精加工第一间断孔1处端面，去除大部分余量，同时消除粗加工的应力变形；②由于第一间断孔1处壁厚最薄，变形最严重，安排步骤14最后精修第一间断孔1处端面，消除端面由于刀具振刀、让刀引起的变形，保证平行度合格；

⑶第二间断孔2处的加工：①安排步骤3去除第二间断孔2处端面的粗加工余量，避免步骤4粗车轮廓端面时出现由于刀具瞬间切削状态的变化导致切削力过大引起的变形；②安排步骤8半精加工轮廓端面，消除粗加工的应力变形；③安排步骤13在最后一次加工精修轮廓端面和第二间断孔2处端面，消除端面的应力变形，保证基准A平面度尺寸和面轮廓度尺寸，基准A为点C至点F上的平面；

⑷基准B的加工：安排步骤15最后一段精修基准外圆B，即基准B，消除基准B的变形，保证基准B正确，基准外圆的横截面为点F至点G；

⑸粗、精加工刀具分开，避免因刀具磨损引起的零件变形。

其中，步骤2)和步骤4)中所用刀具为内孔刀，其参数为R0.8*80°。步骤9)、步骤10)、步骤13)中所用的刀具为外圆刀，其参数为R0.8*80°。步骤1)、步骤7)中所用的刀具为斜槽刀。步骤3)、步骤8)中所用的刀具为右手刀，其参数为R0.8*35°。步骤5)、步骤6)、步骤11)、步骤12)、步骤14)、步骤15)中所用的刀具为外圆刀，其参数为R0.8*80°。粗加工为0.3-0.8mm,精加工为0.15-0.2mm，精修为0-0.05mm。步骤2)中的点B至点A-点B至点C-点B至点A-点B至点C进行粗车，具体为，前面的一组点B至点A-点B至点C中的粗加工为0.3mm。粗精加工转速S＝30转/每分钟，进给速度F＝0.1毫米/每转，第一间断孔1和第二间断孔2处转速S＝15转/每分钟，进给速度F＝0.1毫米/每转。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种航空压气机罩轮廓面加工方法，用于加工具有硬质涂层和间断孔的超薄壁环形件轮廓面，其特征在于，包括：

步骤1)粗车航空压气机罩上的斜槽，

所述斜槽的横截面边缘点为点E1和点G，所述点E1比所述点G更靠近外缘；

步骤2)粗车内轮廓面，

该内轮廓面具有弧形的硬质涂层，其横截面边缘点为点A和点C，点C位于轮廓端面与所述内轮廓面交接处，在点A和点C之间选取点B作为刀具起始点，所述点B处为刀具与所述硬质涂层的接触点的上夹角和下夹角是相等的，然后按照点B至点A-点B至点C-点B至点A-点B至点C进行粗车；

步骤3)粗车间断孔处端面，

其中，轮廓端面的横截面边缘点为点F和点C，所述点F比所述点C更靠近外缘，所述点G和所述点F位于横截面的同一水平线上，所述间断孔处端面上具有一个第二间断孔，所述第二间断孔的横截面边缘点为点E和点D，所述点E比所述点D更靠近外缘，所述点E和所述点D之间为所述间断孔处端面，其切削方向为从所述点E至所述点D；

步骤4)粗车轮廓端面，

其方向为从所述点C至所述点F；

步骤5)粗车外型面端面，

所述航空压气机罩的顶端面的横截面边缘点为同一水平面上的点G1和点F1，所述点G1位于所述点F1的左侧，所述点F1至所述点E1之间具有第一间断孔，在横截面竖直方向上所述点F1至所述点F为外型面端面，其方向为从所述点F1至所述点F；

步骤6)粗车外型面外圆，

所述点G1至所述点F为外型面外圆，其方向为从所述点F至所述点G1；

步骤7)精车所述斜槽；

步骤8)半精车所述间断孔处端面，

其切削方向为从所述点E至所述点D；

步骤9)精车部分所述内轮廓面，

其切削方向为所述点B至所述点A；

步骤10)粗车部分所述内轮廓面和全部所述轮廓端面，

其切削方向为所述点B至所述点F；

步骤11)精车所述外型面外圆，

其方向为从所述点F1至所述点G1；

步骤12)精车所述外型面端面，

其方向为从所述点F1至所述点F；

步骤13)精修所述轮廓端面，

其方向为从所述点C至所述点F；

步骤14)精修所述外型面端面，

其方向为从所述点F1至所述点E1；

步骤15)精修基准外圆，所述基准外圆的横截面为所述点F至所述点G。

2.根据权利要求1所述的航空压气机罩轮廓面加工方法，其特征在于，所述步骤2)和所述步骤4)中所用刀具为内孔刀，其参数为R0.8*80°。

3.根据权利要求1所述的航空压气机罩轮廓面加工方法，其特征在于，所述步骤9)、步骤10)、步骤13)中所用的刀具为外圆刀，其参数为R0.8*80°。

4.根据权利要求1所述的航空压气机罩轮廓面加工方法，其特征在于，所述步骤1)、所述步骤7)中所用的刀具为斜槽刀。

5.根据权利要求1所述的航空压气机罩轮廓面加工方法，其特征在于，所述步骤3)、所述步骤8)中所用的刀具为右手刀，其参数为R0.8*35°。

6.根据权利要求1所述的航空压气机罩轮廓面加工方法，其特征在于，所述步骤5)、所述步骤6)、所述步骤11)、所述步骤12)、所述步骤14)、所述步骤15)中所用的刀具为外圆刀，其参数为R0.8*80°。

7.根据权利要求1所述的航空压气机罩轮廓面加工方法，其特征在于，刀具吃刀量为：粗加工为0.3-0.8mm,精加工为0.15-0.2mm，精修为0-0.05mm。

8.根据权利要求7所述的航空压气机罩轮廓面加工方法，其特征在于，所述步骤2)中的点B至点A-点B至点C-点B至点A-点B至点C进行粗车，具体为，前面的一组点B至点A-点B至点C中的粗加工的刀具吃刀量为0.3mm。

9.根据权利要求1所述的航空压气机罩轮廓面加工方法，其特征在于，粗精加工转速S＝30转/每分钟，进给速度F＝0.1毫米/每转，第一间断孔和第二间断孔处转速S＝15转/每分钟，进给速度F＝0.1毫米/每转。