一种高温合金榫槽边缘自动倒圆复合加工方法

摘要

一种高温合金榫槽边缘自动倒圆复合加工方法，属于高温合金机械加工技术领域，主要应用于航空发动机及燃气轮机高温合金盘类零件榫槽边缘的自动倒圆加工。本发明的加工方法生产效率高、工人劳动强度小，通过本发明的加工方法加工的零件，尺寸一致性好，满足了高温合金涡轮盘类零件榫槽边缘倒圆光整加工的技术要求。本发明包括如下步骤：步骤一：令待加工零件不动，采用铣刀沿榫槽轮廓边缘四轴联动铣削倒角或圆角，完成一组榫槽的加工；令待加工零件周向定点旋转，进行下一组榫槽的加工；如此往复，直至各组榫槽的加工全部完成；步骤二：令经过步骤一加工后的待加工零件旋转，采用端面刷沿榫槽端面往复运动，光整榫槽的铣削部位。

说明书

技术领域

本发明属于高温合金机械加工技术领域，特别是涉及一种高温合金榫槽边缘自动倒圆复 合加工方法，主要应用于航空发动机及燃气轮机高温合金盘类零件榫槽边缘的自动倒圆加工。

背景技术

随着新型航空发动机性能的不断提高，对零件的表面质量也提出了越来越高的要求，作 为提高零件表面质量的光整加工技术已经成为改善零件和产品的使用性能、提高可靠性、延 长使用寿命的重要途径之一。作为高温合金涡轮盘在发动机中的工作环境极其恶劣，处在高 温高压及复杂动载荷下高速旋转，其榫槽部位与叶片相连，是易产生应力集中的薄弱环节， 如何提高涡轮盘榫槽边缘的表面质量显得尤为重要。

在机械加工技术中，特别是在高温合金涡轮盘类零件加工制造中，榫槽边缘自动倒圆光 整加工一直是难以突破的技术难点。多年来，榫槽型面两边倒圆及抛光全部由手工抛修来完 成，不但生产效率低，而且质量状态不稳定，无法满足设计要求。高温合金涡轮盘是发动机 的关键件，该零件结构复杂，棕树型榫槽加工空间狭小，榫槽与端面的过渡圆角表面粗糙度 要求高，榫槽扭角和狭小棕树型榫槽轮廓使得榫槽边缘倒圆与光整加工难度极大；一直以来 均采用人工砂带抛修的加工方法进行，尚无相关加工经验及刀具方案。榫槽边缘自动倒圆光 整加工技术已经成为一个亟待解决的技术难题，新一代航空发动机制造技术急需一种能实现 高温合金涡轮盘类零件榫槽边缘自动倒圆光整加工的方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高温合金榫槽边缘自动倒圆复合加工方法； 该加工方法生产效率高、工人劳动强度小，通过本发明的加工方法加工的零件，尺寸一致性 好，满足了高温合金涡轮盘类零件榫槽边缘倒圆光整加工的技术要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种高温合金榫槽边缘自动倒圆复合加 工方法，包括如下步骤：

步骤一：令待加工零件不动，采用铣刀沿榫槽轮廓边缘四轴联动铣削倒角或圆角，完成 一组榫槽的加工；令待加工零件周向定点旋转，进行下一组榫槽的加工；如此往复，直至各 组榫槽的加工全部完成；

步骤二：令经过步骤一加工后的待加工零件旋转，采用端面刷沿榫槽端面往复运动，光 整榫槽的铣削部位。

所述铣刀选用硬质合金铣刀。

所述端面刷选用金刚石毛刷。

本发明的有益效果：

本发明解决了新一代航空发动机中，高温合金涡轮盘类零件榫槽边缘自动倒圆加工问题， 突破了现有手工倒圆的落后工艺，满足了高温合金涡轮盘类零件榫槽边缘倒圆光整加工的技 术要求。本发明的加工方法生产效率高、工人劳动强度小，通过本发明的加工方法加工的零 件，尺寸一致性好。在高温合金涡轮盘的加工中，本发明解决了手工抛修劳动强度大、尺寸 一致性差、生产加工效率低的技术瓶颈，可在同类零件中推广使用，为类似零件的加工提供 了宝贵的经验，具有无法估计的经济效益。

附图说明

图1为高温合金涡轮盘榫槽结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

本实施例中高温合金涡轮盘榫槽狭窄，在直径600mm的圆周上，分布着102个榫槽，如 图1所示；铣刀在加工过程中，极易产生干涉碰撞，该高温合金涡轮盘榫槽边缘倒圆部位表 面粗糙度要求严格：Ra≤0.8μm。

一种高温合金榫槽边缘自动倒圆复合加工方法，包括如下步骤：

步骤一：令待加工零件不动，采用高速旋转的铣刀沿榫槽轮廓边缘四轴联动铣削倒角或 圆角，完成一组榫槽的加工；令待加工零件周向定点旋转，进行下一组榫槽的加工；如此往 复，直至各组榫槽的加工全部完成；

步骤二：令经过步骤一加工后的待加工零件旋转，采用两个端面刷沿榫槽端面前后左右 往复运动，光整榫槽的铣削部位。

步骤一中所述的令待加工零件不动，采用铣刀沿榫槽轮廓边缘四轴联动铣削倒角或圆角， 在加工过程中，若出现刀具干涉，则进行加工参数调整。

所述铣刀选用硬质合金铣刀，其外径为1×57mm，半径为0.5mm。

所述端面刷选用Φ180/35×25mm的金刚石毛刷。

使用本发明的加工方法前，可采用VIRCUT模拟仿真软件建立零件模型，模拟仿真加工倒 圆，试验摸索加工过程，调整加工参数；这样可防止刀具干涉，避免刀具走轮廓时碰撞，可 规避由于切削位置处于视线盲区和切削状态无法观察而带来的很大加工风险。

进行模拟仿真加工后，可进行试验件试验，调整加工参数：选择与待加工零件完全一样 的拉削试验件，在数控倒角机上进行试验加工，调整加工参数。由于本发明的加工方法为首 次加工，在加工过程中由于榫槽狭窄，铣刀极易产生干涉碰撞；通过进行试验件试验，用粗 糙度检测仪和标准样件检测倒圆处的粗糙度和R值，调整加工参数，可使试验件满足要求， 从而确定最终的加工参数。

最终的加工参数为：

步骤一中的铣削加工：

铣刀转速：n₁＝25400r/min，

铣刀进给量：f₁＝620mm/min，

铣刀切削深度：ap₁＝0.1mm；

步骤二中的光整加工：

待加工零件转速：n₂＝6r/min，

端面刷进给量：f₂＝2000mm/min，

端面刷切向速度：v＝17m/sec。

试验件试验合格后，再采用试验中确定的最终的加工参数正式加工待加工零件。

通过本发明的加工方法加工的榫槽边缘倒圆，用粗糙度检测仪和标准样件检测合格，突 破了榫槽边缘自动倒圆光整加工的技术瓶颈。