CN110064897B - 航空零部件旋压件毛坯机械加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空零部件旋压件毛坯机械加工方法，航空零部件旋压件毛坯加工时，当确定外型面未全部加工到位时，通过计算确定第一加工余量，在后续的粗加工、半精加工及精加工工序中，X方向正常对刀，保持刀补不变，Z方向补刀或退刀第一加工余量进行调整加工，该方法命名为定X调Z法，是将外型面余量初步确定的情况下，根据零件型面锥度，利用三角函数关系，将得到的X方向余量，统一换算成Z方向需要调整加工的余量，加工中只需保持径向点位不变，对Z方向进行调整余量加工，以方便加工过程中的尺寸控制，无需测具的辅助即可准确计算出余量，不会出现加工后尺寸与理论要求尺寸偏离现象。

Description

航空零部件旋压件毛坯机械加工方法

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别地，涉及一种航空零部件旋压件毛坯机械加工方法。

背景技术

机加毛坯由锻件改为旋压件之后，加工余量大大减少，为后续加工缩短了加工时间，提高了加工效率。但旋压件毛坯受其成型工艺的限制，其轴向、径向毛坯基准浮动不定，尺寸波动较大，余量不均匀。如何高效确定加工余量，成为加工该类零件的关键所在。

传统的加工方法是采用多道普车工序反复车削零件内外型面，辅助夹具测算加工余量，精车内外型面及安装边切断。

此种方法存在以下几个问题：

(1)普车工序反复车削增加了工序内容，延长了加工周期，不满足高速切削加工要求；

(2)普车工序反复车削，加工质量为人工控制，不能保证加工后零件内外型面余量足够均匀；

(3)零件型面与理论尺寸的差异，导致辅助测具与零件型面不完全匹配，测算出的点位尺寸不准确，计算出的余量不准确，导致零件经常因加工不起而报废。

发明内容

本发明提供了一种航空零部件旋压件毛坯机械加工方法，以解决旋压件毛坯在加工过程中出现的余量不均匀、加工效率低下的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种航空零部件旋压件毛坯机械加工方法，根据所述航空零部件旋压件毛坯和航空零部件旋压件的理论尺寸，推算出所述航空零部件旋压件的内型面和外型面的理论单边余量A，并按所述航空零部件旋压件的理论尺寸进行数控编程加工，包括以下步骤：

S1、找正装夹所述航空零部件旋压件毛坯，对所述航空零部件旋压件毛坯的外型面进行第一步粗加工，去除粗加工余量，并判断是否对所述航空零部件旋压件毛坯进行第二步外型面粗加工，若是，则进入步骤S2，若否，则直接进入步骤S3；

S2、对所述航空零部件旋压件毛坯的外型面进行第二步粗加工，保持X方向正常对刀，Z方向补刀第一加工余量Z，其中X方向为所述航空零部件旋压件的径向，Z方向为所述航空零部件旋压件的轴向；

S3、对所述航空零部件旋压件毛坯的内型面进行粗加工，去除粗加工余量，若外型面有未加工到位部分，则在Z方向退刀所述第一加工余量Z进行加工，X方向正常对刀，完成粗加工；

S4、对所述航空零部件旋压件毛坯的外型面进行半精加工，去除半精加工余量，若外型面有未加工到位部分，则在Z方向补刀所述第一加工余量Z，X方向正常对刀，完成半精加工；

S5、对所述航空零部件旋压件毛坯分别进行内型面、外型面的精加工，去除剩余的精加工余量。

进一步地，所述判断是否对所述航空零部件旋压件毛坯进行第二步外型面粗加工包括：

若外型面全部加工到位，则按理论单边余量跳至步骤S3，之后所有加工步骤无需进刀补或退刀补；

若外型面有未加工到位的部分，则进入步骤S2，确定未加工到位区域的深度Δd，换算成Z方向的第一加工余量Z＝Δd/tanα，其中α为所述航空零部件旋压件的外型面锥度。

进一步地，所述确定未加工到位区域的深度Δd包括以下步骤：

沿所述航空零部件旋压件毛坯轴向选取外型面上未加工到位区域均布的n个位置点，在机床上打表检查所述n个位置点的整圈跳动值，分别记录为B1、B2、…、Bn，确定

进一步地，所述确定未加工到位区域的深度Δd包括以下步骤：

沿所述航空零部件旋压件毛坯轴向选取外型面上未加工到位区域均布的3个位置点，在机床上打表检查所述3个位置点的整圈跳动值，分别记录为B1、B2、B3，确定

进一步地，所述理论单边余量A不大于3mm。

进一步地，步骤S1和步骤S3中，所述粗加工余量为

进一步地，步骤S4中，所述半精加工余量为

其中d为剩余的精加工余量。

进一步地，所述剩余的精加工余量d为0.05～0.15mm。

进一步地，所述找正装夹所述航空零部件旋压件毛坯的具体步骤为：将所述航空零部件旋压件毛坯装夹在数控机床上，百分表打表找正，用百分表打表测量所述航空零部件旋压件毛坯的基准圆整圈跳动，跳动值不大于

使所述航空零部件旋压件毛坯的中心与数控机床的回转中心一致。

进一步地，所述航空零部件旋压件包括形状规则的旋压件和形状不规则的旋压件。

本发明具有以下有益效果：

本发明的航空零部件旋压件毛坯加工时，当确定外型面未全部加工到位时，通过计算确定第一加工余量，在后续的粗加工、半精加工及精加工工序中，X方向正常对刀，保持刀补不变，Z方向补刀或退刀第一加工余量，该方法命名为定X调Z法，是将外型面余量初步确定的情况下，根据零件型面锥度，利用三角函数关系，将得到的X方向余量，统一换算成Z方向需要调整加工的余量，加工中只需保持径向点位不变，对Z方向进行调整余量加工，以方便加工过程中的尺寸控制，无需测具的辅助即可准确计算出余量，不会出现加工后尺寸与理论要求尺寸偏离现象。本发明的航空零部件旋压件毛坯加工方法取消了传统普车工序对回转类旋压件毛坯的加工，有效缩短了加工周期，减小人为干预程度，提高了数控化率；利用定X调Z法完成粗加工、半精加工和精加工工序，精确测算加工余量，摆脱了对传统辅助测具的使用，避免了辅助测具与零件型面不匹配、测算出的点位尺寸不准确、计算出的余量不准确的问题，降低了在加工过程中出现的余量不均匀、效率低下问题，从而保证了零件加工质量，并且提高了加工效率。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的航空零部件旋压件毛坯加工方法的加工流程图；

图2是本发明优选实施例的航空零部件旋压件毛坯的加工示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的航空零部件旋压件毛坯加工方法的加工流程图。

如图1所示，本实施例的航空零部件旋压件毛坯加工方法，根据航空零部件旋压件毛坯和航空零部件旋压件零件的理论尺寸，推算出航空零部件旋压件的内型面和外型面的理论单边余量A，理论单边余量A为旋压件毛坯与旋压件零件的尺寸差值，并按航空零部件旋压件的理论尺寸编制数控程序，包括以下步骤：

S1、找正装夹航空零部件旋压件毛坯，对航空零部件旋压件毛坯的外型面进行第一步粗加工，去除粗加工余量，并判断是否对航空零部件旋压件毛坯进行第二步外型面粗加工，若是，则进入步骤S2，若否，则直接进入步骤S3；

S2、对航空零部件旋压件毛坯的外型面进行第二步粗加工，保持X方向正常对刀，Z方向补刀第一加工余量Z，其中X方向为所述航空零部件旋压件的径向，Z方向为所述航空零部件旋压件的轴向；

S3、对航空零部件旋压件毛坯的内型面进行粗加工，去除粗加工余量，若外型面有未加工到位部分，则在Z方向退刀第一加工余量Z进行加工，X方向正常对刀，完成粗加工；

S4、对航空零部件旋压件毛坯的外型面进行半精加工，去除半精加工余量，若外型面有未加工到位部分，则在Z方向补刀第一加工余量Z，X方向正常对刀，完成半精加工；

S5、对航空零部件旋压件毛坯分别进行内型面、外型面的精加工，去除剩余的精加工余量。

本实施例的航空零部件旋压件毛坯加工时，先判断是否对航空零部件旋压件毛坯进行第二步外型面粗加工，当确定外型面未全部加工到位时，通过计算确定一第一加工余量，在后续的粗加工、半精加工及精加工工序中，X方向正常对刀，保持刀补不变，Z方向补刀或退刀第一加工余量，该方法命名为定X调Z法，将外型面余量初步确定的情况下，根据零件型面锥度，利用三角函数关系，将得到的X方向余量，统一换算成Z方向需要调整加工的余量，加工中只需保持X方向(径向)点位不变，对Z方向进行调整余量加工，以方便加工过程中的尺寸控制，无需测具的辅助即可准确计算出余量，不会出现加工后尺寸与理论要求尺寸偏离现象。

本实施例的航空零部件旋压件毛坯加工方法取消了传统普车工序对回转类旋压件毛坯的加工，有效缩短了加工周期，减小人为干预程度，提高了数控化率；利用定X调Z法完成粗加工、半精加工和精加工工序，摆脱了对传统辅助测具的使用，精确测算加工余量，降低了在加工过程中出现的余量不均匀、效率低下问题，从而保证了零件加工质量，并且提高了加工效率。

本实施例中，航空零部件旋压件包括形状规则的旋压件和形状不规则的旋压件。本实施例的方法不仅适用于形状规则的旋压件，更适合于形状不规则的旋压件，对于形状不规则的旋压件，其轴向和径向尺寸均在一定范围内波动，导致加工余量不均匀，本实施例的加工方法保持X方向(径向)点位不变，对Z方向进行补充余量加工，无需辅助测具计算余量，对于形状不规则的旋压件，其加工质量也很稳定，合格率高。

本实施例中，找正装夹航空零部件旋压件毛坯的具体步骤为：将航空零部件旋压件毛坯装夹在数控机床上，百分表打表找正，用百分表打表测量航空零部件旋压件毛坯的基准圆整圈跳动不大于

使航空零部件旋压件毛坯的中心与数控机床的回转中心一致。找正装夹的目的是使航空零部件旋压件毛坯的中心与数控机床的回转中心一致，从而使每一步的切削余量均匀，整圈跳动不大于

(粗加工余量)，可以减小后续外型面粗加工时的加工误差。

本实施例中，判断是否对航空零部件旋压件毛坯进行第二步外型面粗加工包括：

若外型面全部加工到位，则按理论单边余量跳至步骤S3，之后所有加工步骤无需进刀补或退刀补；

若外型面有未加工到位的部分，则进入步骤S2，确定未加工到位区域的深度Δd，Δd即加工完后航空零部件旋压件表面的高点与低点之间的高度差，根据三角函数公式，换算成Z方向的第一加工余量Z＝Δd/tanα，其中α为航空零部件旋压件的外型面锥度。

全部加工到位即航空零部件旋压件外型面的粗加工余量全部去除后，加工完后的表面完整性较好，不存在属于毛坯状态的氧化皮部分，未加工到位即航空零部件旋压件外型面的粗加工余量全部去除后，加工后的表面还存在局部低点区域，这些区域属于毛坯状态的氧化皮部分。如果步骤S1中判断得出外型面全部加工到位，则直接进入步骤S3，且步骤S3、S4、S5均采取正常加工，X方向和Z方向都无需进刀或退刀，这是比较理想的状况，但一般情况下，加工时容易出现外型面有未加工到位的部分，此时如果照常加工，则会导致加工后的尺寸与理论要求尺寸发生偏差，为了避免这一现象，本实施例根据加工完后航空零部件旋压件表面的高点与低点之间的高度差Δd和航空零部件旋压件的外型面锥度α，根据它们的关系通过计算得到了消除偏差的第一加工余量，且该第一加工余量仅在Z方向，便于控制。

本实施例中，确定未加工到位区域的深度Δd包括以下步骤：

沿航空零部件旋压件毛坯轴向选取外型面上未加工到位区域均布的n个位置点，在机床上打表检查n个位置点的整圈跳动值，分别记录为B1、B2、…、Bn，确定

优选地，沿航空零部件旋压件毛坯轴向选取外型面上未加工到位区域均布的3个位置点，在机床上打表检查3个位置点的整圈跳动值，分别记录为B1、B2、B3，确定

Δd为加工完后航空零部件旋压件表面的高点与低点之间的高度差，本实施例优选航空零部件旋压件毛坯的外型面轴向均布的3个位置点得到该3个位置点的高度差平均值，这样更加有利于减小误差，当然，也可以选择更多个位置点测量出Δd，这样误差量会更小，具体需综合考虑工作效率进行选择。

本实施例中，理论单边余量A不大于3mm。所留的理论余量越大，零件加工时所需去除的加工余量越多，加工时间则越长，旋压件的加工过程中，理论余量一般小于3mm，这样可以缩短加工时间，提高加工效率。

本实施例中，步骤S1和步骤S3中，粗加工余量为

粗加工工序主要是切除旋压件毛坯表面上的大部分加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品，其余量一般接近于总余量的2/3，因此，确定粗加工余量

本实施例中，步骤S4中，半精加工余量

其中d为剩余的精加工余量。半精加工工序是去除一定的余量，为旋压件主要表面的精加工做准备，其余量为剩余的余量减去精加工余量。

本实施例中，剩余的精加工余量d为0.05～0.15mm。精加工工序用于保证旋压件主要表面的表面质量和尺寸要求达到图纸要求，其余量一般在0.05～0.15mm之间。

实施例1

以某型发动机燃烧室机匣壳体加工为例，发动机燃烧室机匣壳体为典型的旋压件，如图2所示，已知外型面锥度α＝16°。

根据燃烧室机匣壳体零件毛坯和零件的理论尺寸，计算零件内外型面理论单边余量A为3mm，取剩余精加工余量为0.15mm，加工步骤如下：

S1、找正装夹完零件，对外型面进行第一步粗加工，去除粗加工余量L_粗＝2mm；

并判断零件是否继续进行第二步外型面粗加工：

(1)若外型面全部加工到位，则按理论单边余量跳至第三步往下加工，往后加工无需进、退刀补；

(2)若外型面有未加工到位的部分，则确定未加工到位区域深度Δd，选取零件外型面未加工到位区域轴向(Z方向)均布3点，在机床上打表检查3处位置的整圈跳动值，分别记录为0.8mm、1mm、0.9mm，确定Δd＝0.9mm，换算成Z方向的第一加工余量Z＝3.14mm，

S2、对外型面进行第二步粗加工，保持X方向(即径向)刀补不变，Z方向补刀3.14mm进行加工；

S3、对内型面进行粗加工，去除粗加工余量L_粗＝2mm，若外型面有未加工到位部分，则需在Z方向(即轴向)退刀补值Z＝3.14mm加工，X方向正常对刀，完成粗加工；

S4、对外型面进行半精加工，去除半精加工余量L_半精＝0.85mm，若外型面有未加工到位部分，则需在Z方向补刀补值Z＝3.14mm加工，X方向正常对刀；

S5、按上述Z＝3.14mm刀补值，分别进行内、外型面的精加工，去除剩余的精加工余量0.15mm。零件此次合格。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种航空零部件旋压件毛坯机械加工方法，其特征在于，

根据所述航空零部件旋压件毛坯和航空零部件旋压件的理论尺寸，推算出所述航空零部件旋压件的内型面和外型面的理论单边余量A，所述理论单边余量A不大于3mm，并按所述航空零部件旋压件的理论尺寸进行数控编程加工，包括以下步骤：

S1、找正装夹所述航空零部件旋压件毛坯，对所述航空零部件旋压件毛坯的外型面进行第一步粗加工，去除粗加工余量，并判断是否对所述航空零部件旋压件毛坯进行第二步外型面粗加工，所述判断是否对所述航空零部件旋压件毛坯进行第二步外型面粗加工包括：若外型面全部加工到位，则按理论单边余量跳至步骤S3，之后所有加工步骤无需进刀补或退刀补，若外型面有未加工到位的部分，则进入步骤S2；

S2、对所述航空零部件旋压件毛坯的外型面进行第二步粗加工，保持X方向正常对刀，Z方向补刀第一加工余量Z，确定未加工到位区域的深度Δd，换算成Z方向的第一加工余量Z=Δd/tanα，其中α为所述航空零部件旋压件的外型面锥度，其中X方向为所述航空零部件旋压件的径向，Z方向为所述航空零部件旋压件的轴向；

S3、对所述航空零部件旋压件毛坯的内型面进行粗加工，去除粗加工余量，若外型面有未加工到位部分，则在Z方向退刀所述第一加工余量Z进行加工，X方向正常对刀，完成粗加工；

S4、对所述航空零部件旋压件毛坯的外型面进行半精加工，去除半精加工余量，若外型面有未加工到位部分，则在Z方向补刀所述第一加工余量Z，X方向正常对刀，完成半精加工；

S5、对所述航空零部件旋压件毛坯分别进行内型面、外型面的精加工，去除剩余的精加工余量；

步骤S1和步骤S3中，所述粗加工余量为

；

步骤S4中，所述半精加工余量为

，其中d为剩余的精加工余量；

所述剩余的精加工余量d为0.05~0.15mm。

2.根据权利要求1所述的航空零部件旋压件毛坯机械加工方法，其特征在于，

所述确定未加工到位区域的深度Δd包括以下步骤：

沿所述航空零部件旋压件毛坯轴向选取外型面上未加工到位区域均布的n个位置点，在机床上打表检查所述n个位置点的整圈跳动值，分别记录为B1、B2、…、Bn，确定

。

3.根据权利要求2所述的航空零部件旋压件毛坯机械加工方法，其特征在于，

所述确定未加工到位区域的深度Δd包括以下步骤：

沿所述航空零部件旋压件毛坯轴向选取外型面上未加工到位区域均布的3个位置点，在机床上打表检查所述3个位置点的整圈跳动值，分别记录为B1、B2、B3，确定

。

4.根据权利要求1至3任一项所述的航空零部件旋压件毛坯机械加工方法，其特征在于，

所述找正装夹所述航空零部件旋压件毛坯的具体步骤为：将所述航空零部件旋压件毛坯装夹在数控机床上，百分表打表找正，用百分表打表测量所述航空零部件旋压件毛坯的基准圆整圈跳动，跳动值不大于

，使所述航空零部件旋压件毛坯的中心与数控机床的回转中心一致。

5.根据权利要求1至3任一项所述的航空零部件旋压件毛坯机械加工方法，其特征在于，

所述航空零部件旋压件包括形状规则的旋压件和形状不规则的旋压件。

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