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一种超薄壁航空 发动机火焰筒型面加工方法

阅读：1086发布：2020-05-29

专利汇可以提供一种超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，包括型面的加工和型面上深窄槽的加工，按照下述流程加工：火焰筒毛坯→粗车型面→去应力热处理 →半精车内、外型面，留余量→去应力热处理→车基准→精车外型面→车深窄槽→最后精车内型面，其中粗车型面时采用数控编程车削，车深窄槽时利用宏程序循环车削，及时排屑。本发明能有效的解决火焰筒型面加工中容易出现的型面变形严重、壁厚尺寸不均匀以及刀具和工件表面因切削参数的不合理造成的烧伤，提高了加工质量和加工效率。，下面是一种超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，包括型面的加工和型面上深窄槽的加工，其特征在于，按照下述流程加工：火焰筒毛坯→粗车型面→去应力热处理→半精车内、外型面，留余量→去应力热处理→车基准→精车外型面→车深窄槽→最后精车内型面。
2.根据权利要求1所述的超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，其特征在于：所述粗车型面时采用数控车床加工，并按照预设的走刀路径车削外型面。
3.根据权利要求2所述的超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，其特征在于：所述走刀路径包含多条折线段，相邻折线段之间通过圆弧连接。
4.根据权利要求1所述的超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，其特征在于：车削外型面时采用通用型合金车刀；
半精车内、外型面时采用球形合金车刀；
精车内、外型面时采用球形合金车刀。
5.根据权利要求1所述的超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，其特征在于：所述车深窄槽时，在数控车床上按照刀具每进刀一次后退刀一次进行车削，且退刀量小于进刀量，当累计进刀量达到设定值时刀具退出深窄槽排屑。
6.根据权利要求5所述的超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，其特征在于：所述刀具每次的进刀量相等，退刀量也相等。
7.根据权利要求5所述的超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，其特征在于：所述累计进刀量小于深窄槽的槽深。
8.根据权利要求5所述的超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，其特征在于：所述累计进刀量等于深窄槽的槽深。
9.根据权利要求5所述的超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，其特征在于：所述数控车床加工时采用宏程序编程，编程时包括设置以下变量，
起刀点X轴坐标#1；
起刀点Z轴坐标#2；
槽与轴向夹角#3；
初始进刀深度#4；
退刀距离#5；
切削总深度#6；
进刀终点X轴坐标#11；
进刀终点Z轴坐标#12；
退刀终点X轴坐标#21；
退刀终点Z轴坐标#22；
且上述变量#1、#2、#3、#4、#5、#11、#12、#21、#22之间满足下述关系：
#11＝#1-2*#4*SIN[#3]；
#12＝#2-#4*COS[#3]；
#21＝#11+2*#5*SIN[#3]；
#22＝#12+#5*COS[#3]。
10.根据权利要求5所述的超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，其特征在于：还包括设置循环和判断，每次进刀时，变量初始进刀深度#4累加一个定值作为进刀量，并比较该变量的最终值与变量切削总深度#6的值，当变量初始进刀深度#4累加后的最终值小于变量切削总深度#6的值时，刀具继续按照变量#11、#12、#21、#22进刀和退刀，当变量初始进刀深度#4累加后的最终值大于等于变量切削总深度#6的值时，刀具退出深窄槽。

说明书全文

一种超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及自动化机械加工领域，主要针对发动机火焰筒内、外环超薄壁折叠沟槽的加工方法。

背景技术

[0002] 航空发动机火焰筒内、外环采用GH3044环锻件机械加工，材料去除余量大，内、外环机械加工型面复杂，加工过程中容易因进给量调整造成零件尺寸变化，给环体的沟槽和壁面特征尺寸带来加工误差。

[0003] 目前在火焰筒机械加工内、外环的尺寸控制上，主要采用小进给量，人工辅助去除铁屑的方法保证零件型面尺寸，这种加工方法效率低，零件型面尺寸变形严重，关键尺寸仍然不能完全保证。

发明内容

[0004] 为了解决上述火焰筒内、外环机械加工时型面尺寸及深窄槽的加工难题，本发明提供了一种超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，确保火焰筒的型面尺寸和沟槽尺寸符合要求，降低尺寸误差，减少火焰筒的加工变形，提高加工效率。

[0005] 本发明根据零件特点设计一套完整的加工工艺方法，同时将钻孔循环走刀方式运用于数控车床车削。

[0006] 本发明的技术方案实现如下：

[0007] 一种超薄壁航空发动机火焰筒型面加工方法，包括型面的加工和型面上深窄槽的加工，按照下述流程加工：火焰筒毛坯→粗车型面→去应力热处理→半精车内、外型面，留余量→去应力热处理→车基准→精车外型面→车深窄槽→最后精车内型面。

[0008] 进一步，所述粗车型面时采用数控车床加工，并按照预设的走刀路径车削外型面。

[0009] 进一步，所述走刀路径包含多条折线段，相邻折线段之间通过圆弧连接。

[0010] 进一步，车削外型面时采用通用型合金车刀；半精车内、外型面时采用球形合金车刀；精车内、外型面时采用球形合金车刀。

[0011] 进一步，所述车深窄槽时，在数控车床上按照刀具每进刀一次后退刀一次进行车削，且退刀量小于进刀量，当累计进刀量达到设定值时刀具退出深窄槽排屑。此方法的构思类似于深孔循环钻孔。由于直接车削加工，产生的铁屑在类似于盲孔的深窄槽中会对零件壁挤压，造成槽的宽度尺寸不一致。同时由于铁屑不能排除，车削加工的热量不能随铁屑排出，造成刀具磨损加快，槽的深度、尺寸均不能保证。因此采用进、退、进、退的加工方法，在退刀的时候就可以把铁削带出，解决上述问题。

[0012] 优选的，所述刀具每次的进刀量相等，退刀量也相等。当然，刀具每次的进到量和退刀量也可以不等。

[0013] 进一步，所述累计进刀量小于深窄槽的槽深，当深窄槽的深度较大或者刀具的性能不能满足一次加工时，可考虑采用多次退刀排屑的方式。

[0014] 进一步，所述累计进刀量等于深窄槽的槽深，当深窄槽的深度较小或者刀具的性能可以满足一次加工时，可直接采用一次排屑的方式。

[0015] 进一步，所述数控车床加工时采用宏程序编程，编程时包括设置以下变量，[0016] 起刀点X轴坐标#1；

[0017] 起刀点Z轴坐标#2；

[0018] 槽与轴向夹角#3；

[0019] 初始进刀深度#4；

[0020] 退刀距离#5；

[0021] 切削总深度#6；

[0022] 进刀终点X轴坐标#11；

[0023] 进刀终点Z轴坐标#12；

[0024] 退刀终点X轴坐标#21；

[0025] 退刀终点Z轴坐标#22；

[0026] 且上述变量#1、#2、#3、#4、#5、#11、#12、#21、#22之间满足下述关系：

[0027] #11＝#1-2*#4*SIN[#3]；

[0028] #12＝#2-#4*COS[#3]；

[0029] #21＝#11+2*#5*SIN[#3]；

[0030] #22＝#12+#5*COS[#3]。

[0031] 进一步，宏程序编程时还包括设置循环和判断，每次进刀时，变量初始进刀深度#4累加一个定值作为进刀量，并比较该变量的最终值与变量切削总深度#6的值，当变量初始进刀深度#4累加后的最终值小于变量切削总深度#6的值时，刀具继续按照变量#11、#12、#21、#22进刀和退刀，当变量初始进刀深度#4累加后的最终值大于等于变量切削总深度#6的值时，刀具退出深窄槽。

[0032] 与现有技术相比，使用本发明的方法及切削参数，能有效的解决火焰筒型面加工中容易出现的型面变形严重、壁厚尺寸不均匀以及刀具和工件表面因切削参数的不合理造成的烧伤。由于普通车床无法加工带有高阶曲线的型面，数控车床是唯一的选择，而数控车床的数控程序如何编制，是决定加工质量、加工效率的关键，本发明给出了一种粗车型面的编程思路，在获得粗车型面的同时获得了完整的型面数据，从而为后续的车基准和精车提供了测量基准。在沟槽的加工问题上，本发明首创性的利用宏程序，将数控循环钻孔方式应用于车削，解决了深窄槽加工中因铁屑无法排出造成的槽宽尺寸不合格、铁屑对深槽表面的挤伤、铁屑对刀具的损伤等问题，极大的提高了零件的加工效率及加工合格率。附图说明

[0033] 图1为G代码仿真刀路轨迹；

[0034] 图2粗车削外型面时的示意图。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

[0036] 本实施例中，火焰筒型面加工方法主要包括以下3个方面：

[0037] 1、在火焰筒内、外环加工过程中，按照毛坯→粗车型面(包括粗车外型和内型面两部分)→去应力热处理→半精车内、外型面(单边留余量，这里的单边是指半径尺寸留有加工余量)→去应力热处理→车基准→精车外型面→再车深窄槽→最后精车内型面的工艺路线。粗车型面时，采用了G01指令加工出多条折线段来构成火焰筒的型面，折线段由两条直线段组成，相邻的折线段之间通过G03指令加工圆弧来连接，形成高阶曲线。

[0038] 2、粗车外型面时使用通用型合金车刀；半精车内、外型都是圆弧曲面，用宽6mm球形合金车刀加工；精车内、外形用4mm宽球形合金车刀。切削速度vc＝30～70m/min，切深ap＝3.4mm，进给fn＝0.2mm/r。

[0039] 3、使用宏程序编制类似深孔钻循环走刀方式，使之能应用于数控车床的车削加工。

[0040] 如图1和图2所示，为火焰筒外型车加工走刀路径。由于外型面作为测量基准面，故需要完整的型面数据，才能在精加工中准确加工出零件型面尺寸。

[0041] 加工时，首先按照规划的工艺流程：毛坯→粗车型面→去应力热处理→半精车(留单边3mm余量)→去应力热处理→车基准→精车外型面→再车深窄槽→最后精车内型面进行规划。在粗车外形使用通用型合金车刀；半精车使用6mm宽球形合金车刀加工；精车内、外形用4mm宽球形合金车刀。按照切削速度vc＝30～70m/min，切深ap＝3.4mm，进给fn＝0.2mm/r，设置机床参数。粗车毛坯型面时使用以下数控程序进行加工。

[0042] 数控车削火焰筒型面时的程序(其中xxx为根据火焰筒尺寸确定的X轴和Z轴坐标值，程序代码与图1和图2中的走刀轨迹对应，XXX为程序命名)：

[0043] ％

[0044] (NAME-XXX)

[0045] G40 G18 G90

[0046] G00 Xxxx Zxxx

[0047] Xxxx

[0048] Xxxx

[0049] Zxxx

[0050] S30 M03

[0051] G01 Xxxx F.1

[0052] Zxxx

[0053] Xxxx Zxxx

[0054] G03 Xxxx Zxxx Ixxx Kxxx

[0055] G01 Xxxx Zxxx

[0056] Xxxx Zxxx

[0057] G03 Xxxx Zxxx Kxxx

[0058] G01 Xxxx Zxxx

[0059] Xxxx Zxxx

[0060] G03 Xxxx Zxxx Ixxx Kxxx

[0061] G01 Xxxx Zxxx

[0062] Xxxx Zxxx

[0063] G03 Xxxx Zxxx Ixxx Kxxx

[0064] G01 Xxxx Zxxx

[0065] Xxxx Zxxx

[0066] G03 Xxxx Zxxx Ixxx Kxxx

[0067] G01 Xxxx Zxxx

[0068] G02 Xxxx Zxxx Ixxx Kxxx

[0069] G01 Xxxx Zxxx

[0070] Xxxx

[0071] G03 Xxxx Zxxx Ixxx Kxxx

[0072] G01 Xxxx Zxxx

[0073] G03 Xxxx Zxxx Ixxx Kxxx

[0074] G01 Zxxx

[0075] Xxxx

[0076] G02 Xxxx Zxxx Ixxx Kxxx F1.

[0077] M30

[0078] ％

[0079] 考虑零件材料为GH3044，刀具较窄为2.5mm，深窄槽的总切削深度为6.5mm。如果简单的走单一斜线进行车加工,铁屑无法排出，易造成刀具损坏断裂、深窄槽表面挤伤、槽宽尺寸不合格等。故采用进刀0.1mm，退刀0.05mm，总进刀量为0.5mm时刀具退到槽外排屑的方式或者进刀0.1mm，退刀0.05mm，总进刀量等于6.5mm时刀具退到槽外排屑的方式。使用下面的车削数控程序可以解决深窄槽加工时铁屑对刀具和零件的损伤问题。

[0080] 以下为火焰筒深窄槽车削所使用的宏程序(程序的编制思路类似深孔循环钻的走刀方式，此处列举的是一次排屑的方式)：

[0081]

[0082]

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