火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法與流程

本發(fā)明涉及航空發(fā)動機零件加工技術領域，特別地，涉及一種火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法。

背景技術：

航空發(fā)動機火焰筒類零件，直徑大、壁厚薄，在其本體上存在多階氣膜冷卻槽，該類氣膜槽的主要特點是寬度窄，深度深，我們統(tǒng)稱為深窄槽。考慮到氣膜槽結構的特殊性，為保證零件加工質量，確保槽寬尺寸合格，一般有兩種傳統(tǒng)的加工方法：

第1種方法：采用普車挖槽，人工控制相關尺寸。該方法存在的幾個問題：需要操作技能水平高的人進行操作；普車使用的焊接槽刀加工中易磨損、切削力不穩(wěn)定，刀具需經常修磨副后角，修磨不當會導致零件在加工時因切削力過大導致零件槽口變形，難以保證尺寸要求。

第2種方法：數(shù)車代替普車挖槽，采用一進一退分層車削的方式完成粗加工部分，再采用精加工槽刀完成剩余精加工內容。該方法雖然能在一定程度上解決部分薄壁件深窄槽的加工，但存在以下幾個問題：加工效率低，刀具在每次分層進退刀過程中由于重復走刀，增加了刀具行程，延長了加工時間，造成實際加工效率低下；由于槽寬較窄，槽刀無法在槽內實現(xiàn)左右切削，所形成的鐵屑容易卡在槽內無法排出而對刀具形成擠壓，造成槽口舌片翻邊，槽寬超差；槽刀在切入零件的過程中，所形成的鐵屑由于厚度較薄并且缺乏一定的引導，極易卷曲成發(fā)條狀的表簧屑，此種形狀的鐵屑極易卡在槽內無法排出從而對槽刀產生擠壓，導致該槽在粗加工完后，槽口被擠變形，舌片翻邊，影響槽寬尺寸；擠壓力過大會直接造成槽刀打刀，導致零件表面被打傷而報廢。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，以解決現(xiàn)有火焰筒薄壁零件深窄槽加工過程中出現(xiàn)的刀具打刀、槽寬變形、效率低下的技術問題。

本發(fā)明提供一種火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，包括以下步驟：a、根據(jù)零件材料和零件上的待加工深窄槽的長寬深設計尺寸選擇相匹配的粗加工槽刀、精加工槽刀和加工參數(shù)；b、從待加工深窄槽起始位置切入到第一深度，采用允許的最大進給速度進行連續(xù)進刀，并留有余量；c、不退回繼續(xù)往下加工，切入到第二深度，采用中等進給速度繼續(xù)進行連續(xù)進刀，并留有余量；d、不退回繼續(xù)往下加工，切入到第三深度，采用最小進給速度繼續(xù)進行加工，并留有余量；e、精加工槽刀采用仿形圓弧槽刀，完成精加工，以保證最終尺寸要求。

進一步地，步驟b的具體實施方式為：從待加工深窄槽起始位置切入到1倍粗加工槽刀刀寬的深度，采用允許的最大進給速度進行加工，此時待加工深窄槽槽外形成連續(xù)鐵屑，連續(xù)鐵屑會引導后續(xù)加工產生的鐵屑及時離開零件，同時采用最大進給速度提高了加工效率。

進一步地，步驟c的具體實施方式為：從1倍粗加工槽刀刀寬的深度向內切入至待加工深窄槽3/4深度位置，采用中等進給速度繼續(xù)進行連續(xù)進刀，此時形成的連續(xù)鐵屑較步驟b產生的連續(xù)鐵屑軟，不會對粗加工槽刀形成過大的擠壓力，從而降低對待加工深窄槽的槽寬變形影響，同時能保證加工效率。

進一步地，步驟d的具體實施方式為：從待加工深窄槽的3/4深度位置切入至待加工深窄槽的槽底位置，采用最小進給速度繼續(xù)連續(xù)進刀，此時形成的鐵屑細而薄，處于最軟狀態(tài)，對位于待加工深窄槽槽底最深處的粗加工槽刀擠壓力進一步減小，對待加工深窄槽的槽寬變形影響可以忽略不計。

進一步地，連續(xù)進刀過程中，截斷連續(xù)進刀所產生的連續(xù)鐵屑，以防止連續(xù)鐵屑過長對后續(xù)加工構成的干擾。

進一步地，待加工深窄槽的槽寬為1.5mm～2mm，槽深為4.5mm～7mm。

進一步地，火焰筒薄壁零件徑向尺寸為φ347mm×126mm，型面厚度為0.8mm，材料采用鎳基固溶型合金GH3044，硬度HBd≥3.6，外表面氣膜槽槽寬尺寸要求1.5mm；采用寬1.5mm、刀尖圓弧R0.1的槽刀進行粗加工，采用寬1.5mm、刀尖圓弧R0.75的槽刀進行精加工。

進一步地，在允許進給范圍內，采用允許的最大進給速度切入到待加工深窄槽的1.5mm深度位置，形成厚而硬的連續(xù)鐵屑，以實現(xiàn)自動出屑，并且保證加工速度。

進一步地，從待加工深窄槽的1.5mm深度位置到3/4深度位置，采用中等進給速度加工，此時形成的連續(xù)鐵屑逐漸變軟。

進一步地，從待加工深窄槽的3/4深度位置到槽底位置，將切削進給速度切換到最小，此時形成的鐵屑處于軟而薄的狀態(tài)，通過降低鐵屑剛性，以使鐵屑對刀具的影響降到最低。最后1/4深度，將切削進給速度切換到最小，此時形成的鐵屑處于軟而薄的狀態(tài)，通過降低鐵屑剛性，以使鐵屑對刀具的影響降到最低。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，采用一次變進給車削方式完成對深窄槽的開槽，去除90％以上的余量，再采用仿形圓弧槽刀完成精加工，保證最終尺寸要求；整個粗加工過程通過一次性變進給速度來實現(xiàn)，中間不需要退刀，形成不同厚度和軟硬度的鐵屑，所形成的是一條完整的鐵屑，會引導加工產生的鐵屑及時離開零件，減少了清理鐵屑的步驟，減少鐵屑對刀具形成的擠壓力，避免造成槽口舌片翻邊、槽寬超差的問題，提高了加工效率；進給線路為單一的直行線路，線路短，加工效率高。

有效解決了在深窄槽加工中經常出現(xiàn)的槽寬變形、刀具打刀等問題，加工質量穩(wěn)定性有了明顯提高；并且有效縮短了加工時間，提高了加工效率。實現(xiàn)了一次變進給車削方式在多個型號火焰筒零件深窄槽加工中的應用。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法的步驟流程框圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的火焰筒薄壁零件加工狀態(tài)的結構示意圖。

圖例說明：

1、火焰筒薄壁零件；2、待加工深窄槽；3、粗加工槽刀。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由下述所限定和覆蓋的多種不同方式實施。

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實施例的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法的步驟流程框圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實施例的火焰筒薄壁零件加工狀態(tài)的結構示意圖。

如圖1所示，本實施例的火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，包括以下步驟：a、根據(jù)零件材料和零件上的待加工深窄槽2的長寬深設計尺寸選擇相匹配的粗加工槽刀3、精加工槽刀和加工參數(shù)；b、從待加工深窄槽2起始位置切入到第一深度，采用允許的最大進給速度進行連續(xù)進刀，并留有余量；c、不退回繼續(xù)往下加工，切入到第二深度，采用中等進給速度繼續(xù)進行連續(xù)進刀，并留有余量；d、不退回繼續(xù)往下加工，切入到第三深度，采用最小進給速度繼續(xù)進行加工，并留有余量；e、精加工槽刀采用仿形圓弧槽刀，完成精加工，以保證最終尺寸要求。本發(fā)明火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，采用一次變進給車削方式完成對深窄槽的開槽，去除90％以上的余量，再采用仿形圓弧槽刀完成精加工，保證最終尺寸要求；整個粗加工過程通過一次性變進給速度來實現(xiàn)，中間不需要退刀，形成不同厚度和軟硬度的鐵屑，所形成的是一條完整的鐵屑，會引導加工產生的鐵屑及時離開零件，減少了清理鐵屑的步驟，減少鐵屑對刀具形成的擠壓力，避免造成槽口舌片翻邊、槽寬超差的問題，提高了加工效率；進給線路為單一的直行線路，線路短，加工效率高。

本實施例中，步驟b的具體實施方式為：從待加工深窄槽2起始位置切入到1倍粗加工槽刀3刀寬的深度，采用允許的最大進給速度進行加工，此時待加工深窄槽2槽外形成連續(xù)鐵屑，連續(xù)鐵屑會引導后續(xù)加工產生的鐵屑及時離開零件，同時采用最大進給速度提高了加工效率。

本實施例中，步驟c的具體實施方式為：從1倍粗加工槽刀3刀寬的深度向內切入至待加工深窄槽2 3/4深度位置，采用中等進給速度繼續(xù)進行連續(xù)進刀，此時形成的連續(xù)鐵屑較步驟b產生的連續(xù)鐵屑軟，不會對粗加工槽刀3形成過大的擠壓力，從而降低對待加工深窄槽2的槽寬變形影響，同時能保證加工效率。

本實施例中，步驟d的具體實施方式為：從待加工深窄槽2的3/4深度位置切入至待加工深窄槽2的槽底位置，采用最小進給速度繼續(xù)連續(xù)進刀，此時形成的鐵屑細而薄，處于最軟狀態(tài)，對位于待加工深窄槽2槽底最深處的粗加工槽刀3擠壓力進一步減小，對待加工深窄槽2的槽寬變形影響可以忽略不計。

本實施例中，連續(xù)進刀過程中，截斷連續(xù)進刀所產生的連續(xù)鐵屑，以防止連續(xù)鐵屑過長對后續(xù)加工構成的干擾。

本實施例中，待加工深窄槽2的槽寬為1.5mm～2mm，槽深為4.5mm～7mm?？蛇x地，槽深為4.75mm，槽底圓弧R0.75mm。

如圖2所示，本實施例中，火焰筒薄壁零件1徑向尺寸為φ347mm×126mm，型面厚度為0.8mm，材料采用鎳基固溶型合金GH3044，硬度HBd≥3.6，外表面氣膜槽槽寬尺寸要求1.5mm，槽深4.75mm，槽底圓弧R0.75mm；采用寬1.5mm、刀尖圓弧R0.1的槽刀進行粗加工，采用寬1.5mm、刀尖圓弧R0.75的槽刀進行精加工。

本實施例中，粗加工部分槽深為4mm，在允許進給范圍內，采用允許的最大進給速度切入到待加工深窄槽的1.5mm深度位置，形成厚而硬的連續(xù)鐵屑，以實現(xiàn)自動出屑，并且保證加工速度。

本實施例中，從待加工深窄槽的1.5mm深度位置到3mm深度位置，采用中等進給速度加工，此時形成的連續(xù)鐵屑逐漸變軟。

本實施例中，最后1mm深度，將切削進給速度切換到最小，此時形成的鐵屑處于軟而薄的狀態(tài)，通過降低鐵屑剛性，以使鐵屑對刀具的影響降到最低。

本實施例中，最后槽底圓弧部分0.75mm深度，采用精加工槽刀完成。

實施時，提供一種火焰筒薄壁零件的深窄槽精密加工方法，采用一次變進給車削方式完成對深窄槽的開槽，去除90％以上的余量，再采用仿形圓弧槽刀完成精加工，保證最終尺寸要求。

具體實施步驟：

根據(jù)零件材料特性和刀具特點選擇合適的切削用量，根據(jù)深窄槽長、寬尺寸選擇合適的粗、精加工槽刀。

第一步：從開始切入到1倍刀寬深度，采用最大的進給速度進行加工，此時在槽外形成連續(xù)的鐵屑，會引導剩余鐵屑及時離開零件，同時提高了加工效率；

第二步：從1倍刀寬深度到3/4槽深，采用中等進給速度進行加工，此時形成的鐵屑較開始形成的軟，不會對刀具形成過大的擠壓力，并且能保證一定的加工效率；

第三步：從3/4槽深位置到最后1/4槽深位置，采用最小進給速度進行加工，此時形成的鐵屑細而薄，處于最軟狀態(tài)，對位于槽底最深處的槽刀擠壓力很小，對槽寬變形影響可以忽略不計。

第四步：采用仿形圓弧槽刀完成精加工，保證最終尺寸要求。

整個粗加工過程通過一次性變進給速度來實現(xiàn)，中間不需要退刀，所形成的是一條完整的鐵屑，為防止鐵屑過長對加工形成一定干擾，操作者只需用剪刀將多余鐵屑剪斷。

有效解決了在深窄槽加工中經常出現(xiàn)的槽寬變形、刀具打刀等問題，加工質量穩(wěn)定性有了明顯提高；并且有效縮短了加工時間，提高了加工效率。實現(xiàn)了一次變進給車削方式在多個型號火焰筒零件深窄槽加工中的應用。

以某型渦軸發(fā)動機火焰筒內環(huán)(φ347×126mm，型面壁厚0.8mm)氣膜槽加工為例，如圖2所示，說明一次變進給車削冷卻氣膜槽的具體實施方式：

考慮到零件材料為GH3044，屬鎳基固溶型合金，硬度HBd≥3.6，機械加工性能較差，綜合刀具型號和材料特性，確定合適的切削用量(切削速度、進給量、背吃刀量)范圍；

考慮到零件槽寬尺寸要求為1.5(+0.1，0)mm，采用寬1.5mm、刀尖圓弧R0.1的槽刀進行粗加工，采用寬1.5mm、刀尖圓弧R0.75的槽刀進行精加工。

1、在允許進給范圍內，采用最大進給速度切入到槽深1.5mm處，此時形成的鐵屑，厚而硬，可實現(xiàn)自動出屑，并且能保證一定的加工效率；

2、從槽深1.5mm到3/4槽深位置，采用中等進給進行加工，此時形成的鐵屑較一開始形成的軟；

3、從3/4槽深位置到最后1/4槽深位置，將切削進給速度切換到最小，此時形成的鐵屑處于最軟、最薄的狀態(tài)，通過降低鐵屑剛性，使鐵屑對刀具的影響降到最低。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。