技术领域
[0001] 本
发明属于航空
发动机零部件制造技术领域，特别是涉及一种
高温合金整体叶轮高效车削方法。
背景技术
[0002] 高温合金整体叶轮是高推比航空发动机的核心部件之一，也是发动机研制必须的关键技术。高温合金整体叶轮可以消除气流在
榫根与
榫槽间隙中流动所带来的损失，同时减轻了发动机重量，也有效减少了发动机零件数量，使发动机的结构大为简化，其是提高发动机可靠性和推重比的一条重要途径，而国外最新研制的多级
压气机也已经开始采用全整体叶轮
转子结构。
[0003] 但是，高温合金整体叶轮存在加工振动大、排屑困难的特点，同时由于零件结构复杂、材料难加工导致加工效率低，在零件加工时，尤其是辐板部位车削后
变形很大。另外，由于高温合金整体叶轮毛料的生产厂家不同，导致零件加工过程中的材料本身切削性能、释放应
力状态也会不同，进而可造成辐板变形量出现较大差别。再有，零件由夹紧状态向自由状态转换过程中，也会存在变形，进而造成辐板型面尺寸超差。
发明内容
[0004] 针对
现有技术存在的问题，本发明提供一种高温合金整体叶轮高效车削方法，有效解决了高温合金整体叶轮加工效率低、零件易变形的难题，有效实现了高温合金整体叶轮的高效精准车削。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高温合金整体叶轮高效车削方法，包括如下步骤：
[0006] 步骤一：粗加工阶段
[0007] ①、选取粗加工刀具和刀杆
[0008] 辐板部位：选用DDJNR2525M-15的偏刀杆，选用DNMG-150608-SF 1105的R0.8-55°菱形刀片；
[0009] 安装边下部凹槽：选用HLPGL3225-12-A3.5-T25的非标刀杆，选用LPGIR12-8.5-3T5PR IC907的W3R0.3非标刀片；
[0010] ②、设定车削参数
[0011] 辐板部位：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.8mm，切削速度Vc为30m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0012] 安装边下部凹槽：进给量f为0.2mm/r，切深ap为1mm，切削速度Vc为30m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0013] 其它部位：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.8mm，切削速度Vc为32m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0014] ③、设定走刀路线
[0015] 辐板部位：在径向上，由中心向外沿轮廓进行往复式走刀；在轴向上，由上向下进行层进式走刀；
[0016] 安装边下部凹槽：在径向上，由两边向拐
角进行层进式走刀；在轴向上，由下向上进行层进式走刀；
[0017] ④、设定零件变形控制方式
[0018] 待零件完成粗加工后，将零件在室温下放置24～48小时，充分释放
应力，控制零件变形；
[0019] 步骤二：半精加工阶段
[0020] ①、选取半精加工刀具和刀杆
[0021] 辐板部位：选用MVJNR2525M-16的偏刀杆，选用VNMG160408-TF IC804的R0.8-35°菱形刀片；
[0022] 安装边下部凹槽：选用HLPGL2525-12-A4.5-T30的非标刀杆，选用LPGIR-12-8-210T4IC907的W2R1非标刀片；
[0023] ②、设定车削参数
[0024] 辐板部位：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为35m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0025] 安装边下部凹槽：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为35m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0026] 其它部位：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.5mm，切削速度Vc为37m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0027] ③、设定走刀路线
[0028] 辐板部位：在径向上，由中心向外沿轮廓进行单向走刀；在轴向上，由上向下进行单向走刀；
[0029] 安装边下部凹槽：在径向上，由两边向拐角进行走刀；在轴向上，由下向上进行单向走刀；
[0030] ④、设定零件变形控制方式
[0031] 将半精加工工序设定为两个阶段；在第一个阶段时，先车掉半精加工余量的3/5，然后松开压紧零件的
压板，使零件处于非限制状态，并在非限制状态下使零件在机床上放置至少6个小时，待充分释放应力后，重新利用压板将零件压紧；在第二阶段时，车掉剩余2/5的半精加工余量，再次松开压紧零件的压板，使零件处于非限制状态，并在非限制状态下使零件在机床上放置至少6个小时，直到应力得到充分释放，以减少后续精加工阶段时的零件变形量；
[0032] 步骤三：精加工阶段
[0033] ①、选取半精加工刀具和刀杆
[0034] 辐板部位：选用MVJNR2525M-16的偏刀杆，选用VNMG160408-TF IC804的R0.8-35°菱形刀片；
[0035] 安装边下部凹槽：选用HLPGL2525-12-A4.5-T30的非标刀杆，选用LPGIR-12-8-210T4IC907的W2R1非标刀片；
[0036] ②、设定车削参数
[0037] 辐板部位：进给量f为0.15mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为40m/min，表面粗糙度为Ra0.8；
[0038] 安装边下部凹槽：进给量f为0.15mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为35m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0039] 其它部位：进给量f为0.15mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为41m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0040] ③、设定零件各部位精加工原则
[0041] 当辐板轴向变形量＜0.1mm时，先精加工辐板，再精加工其他部分，精加工辐板时分3次走刀，每次走刀的切削深度为余量的1/3；当辐板轴向变形量位于0.1mm～0.16mm区间时，先精加工其他部分，再精加工辐板，精加工辐板时分5次走刀，每次走刀的切削深度为余量的1/5；
[0042] ④、设定走刀路线
[0043] 辐板部位：车内止口时，在轴向上，由上向下进行单向走刀，以确定径向尺寸；在车辐脐时，在径向上，由中心向外沿轮廓进行单向走刀；车辐板型面时，在径向上，由中心向外沿轮廓进行单向走刀；
[0044] 安装边下部凹槽：车安装边内圆时，在轴向上，由下向上进行单向走刀，以确定径向尺寸；车外侧
倒角时，沿斜向45°角，由下向上进行单向走刀；车凹槽时，在径向上，由两边向拐角进行走刀，在轴向上，由下向上进行单向走刀；
[0046] 当辐板轴向变形量＜0.1mm时，车削程序按照“车内止口→辐脐、辐板一起车”原则进行编制；当辐板轴向变形量位于0.1mm～0.16mm区间时，车削程序按照“车内止口→车辐脐→车辐板”原则进行编制；
[0047] ⑥、先利用UG后置处理功能将刀轨代码转换为G代码，再运用VERICUT软件进行车削程序仿真，确认无干涉后应用于现场加工。
[0048] 本发明的有益效果：
[0049] 本发明的高温合金整体叶轮高效车削方法，有效解决了高温合金整体叶轮加工效率低、零件易变形的难题，有效实现了高温合金整体叶轮的高效精准车削。通过本发明在叶轮类零件上的应用，有效降低了高温合金整体叶轮产品的加工
风险，为同类高温合金整体叶轮的精准加工奠定了
基础。
附图说明
[0050] 图1为本发明选取的用于粗加工辐板部位的刀具；
[0051] 图2为本发明选取的用于半精加工/精加工辐板部位的刀具；
[0052] 图3为本发明选取的用于粗加工安装边下部凹槽的刀具；
[0053] 图4为本发明选取的用于半精加工/精加工安装边下部凹槽的刀具；
[0054] 图5为本发明粗加工辐板部位的走刀路线；
[0055] 图6为本发明粗加工安装边下部凹槽的走刀路线；
[0056] 图7为本发明半精加工辐板部位的走刀路线；
[0057] 图8为本发明半精加工安装边下部凹槽的走刀路线；
[0058] 图9为本发明精加工辐板部位的走刀路线；
[0059] 图10为本发明精加工安装边下部凹槽的走刀路线；
具体实施方式
[0060] 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。
[0061] 一种高温合金整体叶轮高效车削方法，包括如下步骤：
[0062] 步骤一：粗加工阶段
[0063] ①、选取粗加工刀具和刀杆
[0064] 辐板部位：选用DDJNR2525M-15的偏刀杆，选用DNMG-150608-SF 1105的R0.8-55°菱形刀片(如图1所示)；
[0065] 安装边下部凹槽：选用HLPGL3225-12-A3.5-T25的非标刀杆，选用LPGIR12-8.5-3T5PR IC907的W3R0.3非标刀片(如图3所示)；
[0066] ②、设定车削参数
[0067] 辐板部位：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.8mm，切削速度Vc为30m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0068] 安装边下部凹槽：进给量f为0.2mm/r，切深ap为1mm，切削速度Vc为30m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0069] 其它部位：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.8mm，切削速度Vc为32m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0070] ③、设定走刀路线
[0071] 辐板部位：在径向上，由中心向外沿轮廓进行往复式走刀；在轴向上，由上向下进行层进式走刀(如图5所示)；
[0072] 安装边下部凹槽：在径向上，由两边向拐角进行层进式走刀；在轴向上，由下向上进行层进式走刀(如图6所示)；
[0073] ④、设定零件变形控制方式
[0074] 待零件完成粗加工后，将零件在20℃的室温下放置24～48小时，充分释放应力，控制零件变形；
[0075] 步骤二：半精加工阶段
[0076] ①、选取半精加工刀具和刀杆
[0077] 辐板部位：选用MVJNR2525M-16的偏刀杆，选用VNMG160408-TF IC804的R0.8-35°菱形刀片(如图2所示)；
[0078] 安装边下部凹槽：选用HLPGL2525-12-A4.5-T30的非标刀杆，选用LPGIR-12-8-210T4IC907的W2R1非标刀片(如图4所示)；
[0079] ②、设定车削参数
[0080] 辐板部位：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为35m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0081] 安装边下部凹槽：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为35m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0082] 其它部位：进给量f为0.2mm/r，切深ap为0.5mm，切削速度Vc为37m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0083] ③、设定走刀路线
[0084] 辐板部位：在径向上，由中心外沿轮廓进行单向走刀；在轴向上，由上向下进行单向走刀(如图7所示)；
[0085] 安装边下部凹槽：在径向上，由两边向拐角进行走刀；在轴向上，由下向上进行单向走刀(如图8所示)；
[0086] ④、设定零件变形控制方式
[0087] 将半精加工工序设定为两个阶段；在第一个阶段时，先车掉半精加工余量的3/5，然后松开压紧零件的压板，使零件处于非限制状态，并在非限制状态下使零件在机床上放置至少6个小时，待充分释放应力后，重新利用压板将零件压紧；在第二阶段时，车掉剩余2/5的半精加工余量，再次松开压紧零件的压板，使零件处于非限制状态，并在非限制状态下使零件在机床上放置至少6个小时，直到应力得到充分释放，以减少后续精加工阶段时的零件变形量；
[0088] 步骤三：精加工阶段
[0089] ①、选取半精加工刀具和刀杆
[0090] 辐板部位：选用MVJNR2525M-16的偏刀杆，选用VNMG160408-TF IC804的R0.8-35°菱形刀片(如图2所示)；
[0091] 安装边下部凹槽：选用HLPGL2525-12-A4.5-T30的非标刀杆，选用LPGIR-12-8-210T4IC907的W2R1非标刀片(如图4所示)；
[0092] ②、设定车削参数
[0093] 辐板部位：进给量f为0.15mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为40m/min，表面粗糙度为Ra0.8；
[0094] 安装边下部凹槽：进给量f为0.15mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为35m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0095] 其它部位：进给量f为0.15mm/r，切深ap为0.3mm，切削速度Vc为41m/min，表面粗糙度为Ra1.6；
[0096] ③、设定零件各部位精加工原则
[0097] 当辐板轴向变形量＜0.1mm时，先精加工辐板，再精加工其他部分，精加工辐板时分3次走刀，每次走刀的切削深度为余量的1/3；当辐板轴向变形量位于0.1mm～0.16mm区间时，先精加工其他部分，再精加工辐板，精加工辐板时分5次走刀，每次走刀的切削深度为余量的1/5；
[0098] ④、设定走刀路线
[0099] 辐板部位：车内止口时，在轴向上，由上向下进行单向走刀，以确定径向尺寸(如图9a所示)；在车辐脐时，在径向上，由中心向外沿轮廓进行单向走刀(如图9b所示)；车辐板型面时，在径向上，由中心向外沿轮廓进行单向走刀(如图9c所示)；
[0100] 安装边下部凹槽：车安装边内圆时，在轴向上，由下向上进行单向走刀，以确定径向尺寸(如图10a所示)；车外侧倒角时，沿斜向45°角，由下向上进行单向走刀(如图10b所示)；车凹槽时，在径向上，由两边向拐角进行走刀，在轴向上，由下向上进行单向走刀(如图10c所示)；
[0101] ⑤、利用UG软件编制车削程序
[0102] 当辐板轴向变形量＜0.1mm时，车削程序按照“车内止口→辐脐、辐板一起车”原则进行编制；当辐板轴向变形量位于0.1mm～0.16mm区间时，车削程序按照“车内止口→车辐脐→车辐板”原则进行编制；
[0103] 以辐板轴向变形量位于0.1mm～0.16mm区间为例，在UG软件中编制的车削程序如下：
[0104] ；％_PIA002406_MPF
[0105] ；REV:A
[0106] CR_CHANG(1)
[0107] HD＝"1"TL＝0
[0108] TL_CHANG
[0109] N0005G54
[0110] N0010；CXT
[0111] N0015；ZBX
[0112] N0020；ZBXFC
[0113] N0025DIAMOF
[0114] N0030G18D1
[0115] N0035；CHECK_G54XZ
[0116] N0040G95S30M03
[0117] N0045；Operation:PIA002406_程序头
[0118] N0050G01G90X200.Z200.F400.
[0119] N0055X221.71F50.M07
[0120] N0060Z3.
[0121] ………
[0122] ………
[0123] ………………PIA002406_车内止口
[0124] N0110Z-17.72F10.
[0125] N0115X64.48F.15
[0126] N0120X78.033F.2
[0127] N0125Z-14.72F.15
[0128] ……
[0129] ……
[0130] ………………PIA002406_车辐脐
[0131] N0145X74.8
[0132] N0150X74.895F10.
[0133] N0155Z-16.12
[0134] N0160G02X76.494Z-17.72CR＝1.6F.15
[0135] N0165G03X78.423Z-18.246CR＝3.8F.2
[0136] N0170G02X102.877Z-25.055CR＝49.2
[0137] ……
[0138] ……
[0139] …………………………车辐板型面
[0140] N0190G01Z200.F30.
[0141] N0195X200.F400.
[0142] N0200；CXW
[0143] N0205M05M09
[0144] N0210M30
[0145] ％………程序尾
[0146] ⑥、先利用UG后置处理功能将刀轨代码转换为G代码，再运用VERICUT软件进行车削程序仿真，确认无干涉后应用于现场加工。
[0147] 实施例中的方案并非用以限制本发明的
专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
