CN110722334B - 一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法，在数控拉床上采用渐切式拉削的方式对榫槽槽型使用拉刀逐层通过粗拉方槽、扩槽、成型和精拉削至设计要求的最终尺寸，完成最终拉削加工；对榫槽飞边结构进行粗拉，保留0.2mm‑0.3mm的加工余量，在完成榫槽的精拉削加工和飞边的粗拉加工后，对飞边余量部分由于拉刀让刀出现的轴向接刀棱进行精铣加工，采用端铣刀进行精铣，完成单个榫槽的飞边余量的精铣加工。本发明的技术方案获得了较好的榫槽加工质量和相对稳定可控的加工周期，以满足大多数生产单位在大型轴向榫槽加工中的需求。

Description

一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法。

背景技术

某航空发动机风扇盘零件具有大飞边结构的轴向榫槽，根据结构特点可将榫槽划分为榫槽区和飞边区，榫槽区承载着与叶片配合连接的关键作用，尺寸、技术条件非常严格，一般采用拉削加工方式，飞边区虽不需要连接配合，但由于其径向尺寸变化较大，拉削无法保证两个平面的相对关系、尺寸变化量以及表面粗糙度要求。

大型轴向榫槽是当代航空发动机风扇转子单元体中盘类零件的典型结构，由于榫槽尺寸及技术条件的严苛，其机械加工通常采用拉削的方式进行。随着航空发动机性能的提升，新型结构的零件不断出现，尺寸大精度高的榫槽结构越来越多，尤其是为控制发动机震动而设计的大飞边式结构榫槽，由于这类榫槽的径向尺寸跨度大，在拉刀的设计上往往将拉刀高度值设定的较大，且刀具数量也较为庞大。拉削加工方式为渐切式加工，槽口飞边部位的拉削上往往需要多组拉刀组合加工而成，由于加工应力的释放，导致在榫槽飞边部位内表面会出现多道接刀棱，且同一表面的尺寸变化幅度也较大，无法保证尺寸的合格，往往需要经过后期手工钳修满足设计要求，零件质量和加工周期都无法保证。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接到棱的方法，具体技术方案如下：

一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法，针对材料为TC4钛合金材料的大型轴向榫槽结构，将其划分为榫槽槽型主体与轮盘外侧飞边结构；且飞边长度应大于70mm，轴向厚度为5-22mm；

所述榫槽槽型部位用于安装叶片，其工作面与叶片紧密配合；

外侧飞边结构单薄；

步骤一：在数控拉床上采用渐切式拉削的方式对榫槽槽型使用拉刀逐层通过粗拉方槽、扩槽、成型的粗拉削加工；

步骤二：更换精拉刀对榫槽槽型进行除余量加工，榫槽槽型部分直接加工至设计要求的最终尺寸，完成最终拉削加工；

步骤三：对榫槽飞边结构进行粗拉，使用拉刀逐层通过粗拉方槽、扩槽、成型进行加工，保留0.2mm-0.3mm的加工余量，且两侧飞边均匀保留余量；

步骤四：在完成榫槽的精拉削加工和飞边的粗拉加工后，对飞边余量部分由于拉刀让刀出现的轴向接刀棱进行精铣加工，采用端铣刀进行精铣，使用端铣刀侧刃沿飞边直径方向，由外圆端向内孔端走刀，并在直线段结束后圆弧切出，而后转向另一面，采用圆弧切入并由内孔端向外圆端走刀，完成单个榫槽的飞边余量的精铣加工。

所述的一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法，其优选方案为由于采用两种不同的加工方式，零件需更换加工设备及工位，为了保证加工一致性，两次加工需有相同的定位，并通过精密孔来传递角向关系，因此，工艺方法上先安排钻精密孔后安排拉槽。

本发明的有益效果：本发明的技术方案是针对于具有大飞边结构的轴向榫槽制定的解决榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法；根据榫槽的特殊结构特点将其划分为两个部分，榫槽区和飞边区，榫槽区承载着与叶片配合连接的关键作用，其尺寸、技术条件及表面粗糙度要求都极为严格，常用的铣加工无法满足设计要求，一般采用拉削加工方式进行；飞边部分不需要进行连接配合，由两个平行的表面组成，尺寸和技术要求相对于榫槽区较为容易达成，但由于其径向尺寸变化较大，拉削渐切式加工无法保证两个平面的相对关系、尺寸变化量以及表面粗糙度要求。因此针对这种特殊结构，本专利的技术方案使用两种加工方法结合的方式进行，拉削加工进度高、效率高，但余量去除量较大也带来了较大的应力变形量，对于榫槽部分少量的变形，可以通过粗、精两侧拉次削消除，对于飞边部分结构单薄，结构刚性差导致的大量收缩、扭曲变形，则采用铣削的方式进行加工，从而获得较好的相对尺寸和表面质量；与目前大型榫槽靠单纯拉削或单纯铣削加工相比，保留了拉削加工对榫槽槽型尺寸公差的精密控制的基础上，避免了大余量去除后槽口飞边结构导致应该平行的两面呈现出橄榄球状，且表面存在多道接刀棱的出现，针对这种大型轴向榫槽特殊的结构特点，有效的发挥了拉削和铣削的优势作用，将二者结合，在不降低加工效率的基础上，获得较好的表面质量和加工稳定性。该方法具备创新的思维，使用较为简单的工艺方法，使项目的推广和产品实体化转变相对比较简单，可以说是投资小见效快，改方法通过将多种加工方式有效的结合在一起，取长补短，以获得较好的榫槽加工质量和相对稳定可控的加工周期，以满足大多数生产单位在此类特殊结构的榫槽加工中的需求。

附图说明

图1为榫槽和飞边结构示意图；

图2为飞边铣加工轨迹示意图；

图3为飞边接刀棱示意图；

图4为精铣端铣刀示意图。

图中，1-榫槽、2-飞边、3-飞边余量、4-接刀棱、5-端铣刀、6-精铣加工轨迹。

具体实施方式

根据图1-4所示，一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法，针对材料为TC4钛合金材料的大型轴向榫槽结构，将其划分为榫槽1槽型主体与轮盘外侧飞边2结构；且飞边2长度应大于70mm，轴向厚度为5-22mm；

所述榫槽1槽型部位用于安装叶片，其工作面与叶片紧密配合；

外侧飞边2结构单薄；

步骤一：在数控拉床上采用渐切式拉削的方式对榫槽1槽型使用拉刀逐层通过粗拉方槽、扩槽、成型的粗拉削加工；

步骤二：更换精拉刀对榫槽1槽型进行除余量加工，榫槽1槽型部分直接加工至设计要求的最终尺寸，完成最终拉削加工；

步骤三：对榫槽飞边2结构进行粗拉，使用拉刀逐层通过粗拉方槽、扩槽、成型进行加工，保留0.2mm-0.3mm的加工余量3，且两侧飞边3均匀保留余量；

步骤四：在完成榫槽1的精拉削加工和飞边2的粗拉加工后，对飞边2余量部分由于拉刀让刀出现的轴向接刀棱4进行精铣加工，采用端铣刀5进行精铣，使用端铣刀5侧刃沿飞边直径方向，由外圆端向内孔端走刀，并在直线段结束后圆弧切出，而后转向另一面，采用圆弧切入并由内孔端向外圆端走刀，按精铣的加工轨迹6完成单个榫槽的飞边余量的精铣加工。

由于采用两种不同的加工方式，零件需更换加工设备及工位，为了保证加工一致性，两次加工需有相同的定位，并通过精密孔来传递角向关系，因此，工艺方法上先安排钻精密孔后安排拉槽。

Claims (2)

1.一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法，其特征在于，针对材料为TC4钛合金材料的大型轴向榫槽结构，将其划分为榫槽槽型主体与轮盘外侧飞边结构；且飞边长度应大于70mm，轴向厚度为5-22mm；

所述榫槽槽型部位用于安装叶片，其工作面与叶片紧密配合；

外侧飞边结构单薄；

步骤一：在数控拉床上采用渐切式拉削的方式对榫槽槽型使用拉刀逐层通过粗拉方槽、扩槽、成型的粗拉削加工；

步骤二：更换精拉刀对榫槽槽型进行除余量加工，榫槽槽型部分直接加工至设计要求的最终尺寸，完成最终拉削加工；

步骤三：对榫槽飞边结构进行粗拉，使用拉刀逐层通过粗拉方槽、扩槽、成型进行加工，保留0.2mm-0.3mm的加工余量，且两侧飞边均匀保留余量；

步骤四：在完成榫槽的精拉削加工和飞边的粗拉加工后，对飞边余量部分由于拉刀让刀出现的轴向接刀棱进行精铣加工，采用端铣刀进行精铣，使用端铣刀侧刃沿飞边直径方向，由外圆端向内孔端走刀，并在直线段结束后圆弧切出，而后转向另一面，采用圆弧切入并由内孔端向外圆端走刀，完成单个榫槽的飞边余量的精铣加工。

2.根据权利要求1所述的一种针对大型轴向榫槽槽口拉削变形及消除接刀棱的方法，其特征在于，由于采用两种不同的加工方式，零件需更换加工设备及工位，为了保证加工一致性，两次加工需有相同的定位，并通过精密孔来传递角向关系，因此，工艺方法上先安排钻精密孔后安排拉槽。

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