本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種高溫合金整體葉環(huán)葉片銑削加工方法。

背景技術(shù)：

整體葉環(huán)類零件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上采用的新結(jié)構(gòu)零件，該高溫合金整體葉環(huán)零件由內(nèi)環(huán)、外環(huán)和葉片三部分構(gòu)成，零件的內(nèi)環(huán)和外環(huán)為薄壁結(jié)構(gòu)，葉片部位為典型的型腔結(jié)構(gòu)，且葉片之間沿軸向觀察相互遮擋，葉片間空間狹小，葉片進(jìn)排氣邊轉(zhuǎn)接圓角半徑R為0.1～0.2mm，葉片和流道型面尺寸和形位公差要求嚴(yán)格，加工過(guò)程必須采用適合的工藝方法才能保證零件設(shè)計(jì)要求。該項(xiàng)整體葉環(huán)葉片銑削方法針對(duì)該類整體葉環(huán)零件，采用粗銑開(kāi)槽—精銑葉片及流道型面的銑削方式，對(duì)粗銑開(kāi)槽和精銑葉身及流道采用從進(jìn)排氣端兩側(cè)進(jìn)刀，各分兩個(gè)工步對(duì)接銑加工方式，粗銑加工余量為精銑預(yù)留0.5～0.7mm余量，粗銑加工采用普通端銑刀，精銑采用球頭縮頸錐銑刀，通過(guò)采用該工藝方法零件加工后表面質(zhì)量和形位公差滿足設(shè)計(jì)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫合金整體葉環(huán)葉片銑削加工而開(kāi)發(fā)，針對(duì)葉環(huán)類零件葉片沿軸向相互遮擋，葉片間距狹小，精銑時(shí)傳統(tǒng)球頭棒銑刀從葉環(huán)近排氣邊兩側(cè)進(jìn)刀不可達(dá)，葉片加工后形位公差無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求而開(kāi)發(fā)的，通過(guò)采用該項(xiàng)技術(shù)解決了高溫合金整體葉環(huán)零件的加工難題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種高溫合金整體葉環(huán)葉片銑削加工方法，該方法包括以下步驟：

1)選擇加工工序：

根據(jù)高溫合金整體葉環(huán)結(jié)構(gòu)和材料特點(diǎn)，選擇粗銑開(kāi)槽，精銑葉片及流道型面兩個(gè)加工階段進(jìn)行加工；

整體葉環(huán)銑加工工藝路線為：

進(jìn)氣端粗銑開(kāi)槽→排氣端粗銑開(kāi)槽→精銑進(jìn)氣端葉型及流道→精銑排氣端葉型及流道；

采用從進(jìn)、排氣端兩側(cè)向中心分別進(jìn)行加工，粗銑加工時(shí)進(jìn)、排氣端各加工50％距離，精銑加工時(shí)從進(jìn)氣端加工60％～70％距離，其余型面在排氣端進(jìn)行加工；

2)根據(jù)整體葉環(huán)葉型的葉片長(zhǎng)度、葉片的最大厚度，確定粗銑開(kāi)槽后為精銑預(yù)留的加工余量；

當(dāng)葉片長(zhǎng)度小于40mm時(shí)，葉片最大厚度小于2mm，葉片間距小于10mm時(shí)，采用粗銑后留0.5～0.7mm非均勻加工余量；

當(dāng)葉片長(zhǎng)度在40mm～100mm之間，葉片最大厚度在2mm以上，葉片間距在10mm以上時(shí)，采用粗銑后留1mm～2mm非均勻加工余量；

3)選取刀具；

本方法由粗銑加工和精銑加工兩道工序構(gòu)成，在粗銑加工時(shí)選擇Φ6R0.5～Φ6R1.5的端銑刀進(jìn)行加工；在精銑加工時(shí)選擇帶有縮頸的錐度球頭銑刀進(jìn)行加工，球頭直徑為Φ5和Φ6，該刀具縮頸部位為刀具球頭直徑的80％，錐度部分半錐夾角為1.6°，刀柄長(zhǎng)度與球頭直徑相同或相近，刀具長(zhǎng)度要根據(jù)零件尺寸確定；

4)選取切削參數(shù)；

根據(jù)切削參數(shù)的選取首先確定刀具壽命保證刀具有足夠的切削壽命完成切削；切削參數(shù)根據(jù)粗銑、精銑加工方式選取；本高溫合金整體葉環(huán)粗銑時(shí)選擇切削速度為30～40m/min，刀具每齒進(jìn)給0.03～0.05mm；精銑時(shí)選擇切削速度為40～50m/min，刀具每齒進(jìn)給0.03～0.04mm；

5)選擇精銑加工工步：

根據(jù)高溫合金整體葉環(huán)結(jié)構(gòu)和材料特點(diǎn)，在精銑加工葉身及流道型面時(shí)，采用精銑進(jìn)氣端葉型及流道和精銑排氣端葉型及流道兩個(gè)工序進(jìn)行加工；

在進(jìn)氣端型面的加工工序，步⑴：采用Φ6球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件進(jìn)行半精銑加工，加工深度為流道長(zhǎng)度的50％～70％，加工后余量為0.3～0.2mm；步⑵：采用Φ5球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件進(jìn)行精銑加工，加工后零件表面雨量為0mm；步⑶：由于零件材料為高溫合金，因此增加該工步對(duì)零件型面進(jìn)行光整加工，保證零件的形位公差和表面質(zhì)量；

同樣在排氣端型面的加工工序，步⑴：采用Φ6球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件進(jìn)行半精銑加工，加工深度為剩余的流道長(zhǎng)度，保證有流道長(zhǎng)度0.5％的重疊，保證對(duì)接銑后零件表面無(wú)接刀，加工后余量為0.3～0.2mm；步⑵：采用Φ5球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件進(jìn)行精銑加工，加工后零件表面余量為0mm；步⑶：由于零件材料為高溫合金，因此增加該工步對(duì)零件型面進(jìn)行光整加工，保證零件的形位公差和表面質(zhì)量。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片靜子零件將會(huì)越來(lái)越多采用整體葉環(huán)結(jié)構(gòu)，該方法是一種可行有效地解決高溫合金整體葉環(huán)零件葉片加工的工藝方法，該方法可以保證加工后的零件具有良好的表面質(zhì)量和滿足設(shè)計(jì)要求的形位公差，該項(xiàng)技術(shù)也可應(yīng)用到復(fù)雜曲面深腔的銑削加工。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的兩側(cè)進(jìn)刀加工示意圖。

圖2是本發(fā)明的整體葉環(huán)零件示意圖。

圖3是本發(fā)明的精銑刀具示意圖。

圖4是本發(fā)明的縮頸球頭刀具示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖1-4對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例

整體葉環(huán)零件為高溫合金材料，材料牌號(hào)為GH4169，葉環(huán)零件最大外側(cè)直徑尺寸：Φ530mm；最小內(nèi)側(cè)流道直徑尺寸：Φ460mm；零件厚度為30mm；葉片的最大弦寬尺寸：40mm；葉片總數(shù)：130片；相鄰葉片最小間距：約9mm；葉環(huán)內(nèi)外環(huán)厚度為2～5mm；葉片長(zhǎng)度約30～33mm；葉片與內(nèi)外流道轉(zhuǎn)接RR2.5mm。零件示意圖如下圖所示。

按照上述步驟進(jìn)行加工：

步驟1：制定加工工序

該型整體葉環(huán)銑加工工藝路線為：進(jìn)氣端粗銑開(kāi)槽→排氣端粗銑開(kāi)槽→精銑進(jìn)氣端葉型及流道→精銑排氣端葉型及流道共四道加工工序進(jìn)行加工，粗銑加工時(shí)首先在進(jìn)氣端開(kāi)始加工，加工深度為流道長(zhǎng)度的55％，其余長(zhǎng)度材料在排氣端粗銑開(kāi)槽工序中進(jìn)行加工；精銑加工時(shí)首先從進(jìn)氣端加工深度為流道長(zhǎng)度70％，其余型面在精銑排氣端葉型及流道工序進(jìn)行加工。

2)確定葉型的粗銑后的余量:

該零件采用粗銑后留0.5～0.7mm非均勻加工余量。

3)選擇加工刀具：

該零件在粗銑加工時(shí)選擇Φ6R1.5的端銑刀，長(zhǎng)度為80mm；在精銑加工時(shí)選擇如下圖所示的帶有縮頸的2種錐度球頭銑刀進(jìn)行加工。第一種：球頭直徑為Φ5，縮頸部位直徑Φ4，錐度部分半錐夾角為1.6°，刀柄直徑Φ6，刀具長(zhǎng)度80mm；第二種：球頭直徑Φ6，縮頸部位直徑Φ4.8，錐度部分半錐夾角為1.6°，刀柄直徑Φ6，刀具長(zhǎng)度80mm。

4)選取切削參數(shù)：

本高溫合金整體葉環(huán)粗銑時(shí)選擇切削速度為30～40m/min，采用4齒刀具，刀具每齒進(jìn)給0.03～0.05mm；精銑時(shí)選擇切削速度為40～50m/min，采用4齒刀具，刀具每齒進(jìn)給0.03～0.04mm。

5)選擇精銑加工工步：

本高溫合金整體葉環(huán)，采用精銑進(jìn)氣端葉型及流道和精銑排氣端葉型及流道兩個(gè)工序進(jìn)行加工。在進(jìn)氣端型面加工工序，步⑴：采用Φ6球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件進(jìn)行半精銑加工，加工深度為流道長(zhǎng)度的70％，加工后余量為0.25mm；步⑵：采用Φ5球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件進(jìn)行精銑加工，加工后零件表面余量為0mm；步⑶：采用Φ5球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件型面進(jìn)行光整加工。同樣在排氣端型面的加工工序，步⑴：采用Φ6球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件進(jìn)行半精銑加工，加工深度為剩余的流道長(zhǎng)度，保證流道重疊長(zhǎng)度為0.15mm，加工后余量為0.25mm；步⑵：采用Φ5球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件進(jìn)行精銑加工，加工后零件表面余量為0mm；步⑶：采用Φ5球頭縮頸錐度銑刀對(duì)零件型面進(jìn)行光整加工。

該方法針對(duì)高溫合金整體葉環(huán)零件結(jié)構(gòu)和材料特點(diǎn)，采用粗銑開(kāi)槽工序與精銑葉片及流道型面工序的銑削方式，對(duì)粗銑開(kāi)槽和精銑葉身及流道采用從葉環(huán)進(jìn)排氣端兩側(cè)進(jìn)刀，各分兩個(gè)工步對(duì)接銑加工方式，粗銑加工采用整體硬質(zhì)合金端銑刀，精銑加工采用帶有縮頸的球頭錐銑刀，選擇合理銑削加工參數(shù)和加工工步加工整體葉環(huán)，滿足整體葉環(huán)零件的加工需求。

以上就是采用本加工工藝方法加工高溫合金整體葉環(huán)零件的加工步驟，加工后的零件能夠滿足設(shè)計(jì)要求。