一種新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔加工刀具及其方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于航空發(fā)動機制造技術，具體涉及航空發(fā)動機上多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔或其它零件深腔加工技術。所涉及加工深腔結(jié)構(gòu)包括：內(nèi)腔篦齒、內(nèi)腔二級輻板、內(nèi)腔錐面三部分。多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體是將一個軸頸、兩個轂筒和三個單級整體葉盤作為一個整體結(jié)構(gòu)單元體進行加工，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，省去了常規(guī)各個軸頸、盤及轂筒之間的三處連接（焊接方式），與止口連接方式相比，不僅省去了螺栓等大量零件，而且也減輕止口帶來的重量；與焊接方式相比，減少了電子束焊接這道工序，也減少焊接帶來的風險。本發(fā)明通過自制刀具，解決了多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體的深腔加工技術。此技術也可用于其它類似零件的深腔加工。
【專利說明】一種新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔加工刀具及其方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于航空發(fā)動機制造技術，具體涉及航空發(fā)動機上多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔或其它零件深腔加工技術。
【背景技術】
[0002]航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)向輕量化、整體化、復合化的方向發(fā)展，未來的航空發(fā)動機對各零部件的要求是強度高，剛度好，重量輕。新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代高推重比航空發(fā)動機采用的一種新型結(jié)構(gòu)部件，與傳統(tǒng)單級整體葉盤相比，它是將軸頸、盤及轂筒作為一個零件進行單元體整體加工，避免了單個零件安裝和焊接結(jié)構(gòu)帶來的諸多缺點。新型多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體結(jié)構(gòu)，深腔結(jié)構(gòu)主要包括內(nèi)腔篦齒5、內(nèi)腔二級輻板6、內(nèi)腔錐面7三部分。將多級盤轂轉(zhuǎn)子作為一個單元體整體，具有減重、增效和提高可靠性等優(yōu)點，對于提高航空發(fā)動機總體性能具有十分重要的意義。
[0003]國內(nèi)外，單個整體葉盤的加工制造技術已日趨成熟，新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體的加工在國內(nèi)尚屬首次。對于多級整體葉盤，目前國內(nèi)外都是采用單個零件的加工方法，以螺栓或焊接的方式連接，不僅加工周期長，而且制造成本高。采用螺栓連接，零件數(shù)量多，并且需要大量的裝配及返修工作；采用焊接連接，對焊接技術和焊接變形的控制有很高的要求，目前國內(nèi)還沒有采用此方法的成熟加工技術。多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體是在一個鍛件毛坯上，將軸頸、盤及轂筒等整體加工出來，省去了以往環(huán)形槽，葉片榫根，焊接等結(jié)構(gòu)和加工形式，在國內(nèi)尚屬首次。采用單元體加工，就會形成深腔，深腔部分，采用以往的加工方法及通用刀具，零件變形非常大且無法滿足設計需求。對于連續(xù)多級深腔結(jié)構(gòu)，目前國內(nèi)還沒有成熟的加工技術及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:摸索出一種能夠有效加工深腔的工藝方法，通過自制刀具，確定加工順序、進給路線及刀具，解決了多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體的深腔加工技術，并有效控制加工過程中的變形，提高生產(chǎn)效率，確保多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體的深腔加工質(zhì)量及加工精度。
[0005]本發(fā)明的技術方案是:
[0006]一種新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔加工刀具，包括第一刀具1、第二刀具2、第三刀具3和第四刀具4，其中，第一刀具1，用來精加工所有深腔結(jié)構(gòu)，其后角取α =15°?18° ;第二刀具2，用來粗加工內(nèi)腔二級幅板；第三刀具3，用來精加工內(nèi)腔二級幅板，車加工內(nèi)腔錐面7時，第三刀具3前角Y =8°?10°，第三刀具3主偏角90°?93° ;第四刀具4，用來粗加工所有深腔結(jié)構(gòu)時，其副后角取8°?10°，用來精加工內(nèi)腔篦齒時，其副后角取14°?16°。
[0007]第一刀具1、第二刀具2、第三刀具3和第四刀具4，自制刀具圓弧半徑R要標準。
[0008]一種新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔加工方法，具體加工步驟如下:
[0009]步驟一、使用標準刀具或刀片對零件毛坯進行粗加工，車加工出內(nèi)、外型面基本輪廓，所留余量要求均勻；
[0010]步驟二、人工時效去除零件加工應力；
[0011]步驟三、使用標準刀具或刀片對零件精加工，先加工內(nèi)腔型面，內(nèi)腔型面車加工到尺寸后，再加工外形部分；
[0012]步驟四、先加工基準A、B，保證精加工的定位面精度；
[0013]步驟五、采用反面車加工的方法，車加工內(nèi)腔二級輻板6，采用循環(huán)數(shù)控加工程序，分層去除余量，用第二刀具2刀徑向切入，車出二級輻板的左端，成形刀徑向搖出，再換第三刀具3，從該二級輻板的右端切入，車出其左端；
[0014]步驟六、使用第二刀具2和第三刀具3，車加工內(nèi)腔錐面7，采用與步驟五相同的加工方法；
[0015]步驟七、使用第四刀具4，車加工內(nèi)腔篦齒5 ;
[0016]步驟八、使用第一刀具1，接平所有接刀痕跡，保證加工面的粗糙度。
[0017]本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果:
[0018] 新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體結(jié)構(gòu)的零件少、重量輕，是現(xiàn)代高推重比發(fā)動機采用的一種新型結(jié)構(gòu)部件，能進一步提高發(fā)動機的推重比和可靠性，受到各國航空發(fā)動機部門的高度重視。型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體結(jié)構(gòu)，是將軸頸、整體葉盤及轂筒(共6個零件)作為一個零件進行單元體整體加工，省去了常規(guī)各個軸頸、盤及轂筒之間的連接(通常采取螺栓或焊接的連接方式)，極大的減少了零件的加工數(shù)量(3處連接，一圈按32孔計算，省去螺栓96個)，省去了裝配時間，生產(chǎn)效率較高，加工完成后具有明顯的減重、增效和提高可靠性等優(yōu)點。與常規(guī)方法相比，采用整體加工后，零件加工周期由原來6個月，直接縮短了 60天，成本降低80余萬元。從發(fā)展角度看，通過積累經(jīng)驗和開發(fā)提高，形成批量加工能力后，其經(jīng)濟效益是非常顯著的。本項目所總結(jié)的內(nèi)腔加工及控制加工變形的方法也已廣泛的應用于其它試驗件的加工。
[0019]符圖說明
[0020]圖1 5代表內(nèi)腔篦齒、6代表二級輻板、7代表內(nèi)腔錐面
[0021]圖2加工過程中所用刀具示意圖
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述，請參閱圖1和圖2。
[0023]如圖1所示，新型多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體結(jié)構(gòu)，深腔結(jié)構(gòu)主要包括內(nèi)腔篦齒5、內(nèi)腔二級輻板6、內(nèi)腔錐面7三部分。
[0024] 一種新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔加工刀具，包括第一刀具1、第二刀具2、第三刀具3和第四刀具4，其中，第一刀具1，用來精加工所有深腔結(jié)構(gòu)，其后角取α =15°~18°，減少加工表面與后刀面間的摩擦，目的是增加車刀強度，提高刀具壽命；第二刀具2，用來粗加工內(nèi)腔二級幅板；第三刀具3，用來精加工內(nèi)腔二級幅板，車加工內(nèi)腔錐面7時，第三刀具3前角y=8°~10°，第三刀具3主偏角90°~93°，其目的是降低徑向力，避免零件振動；第四刀具4，用來粗加工所有深腔結(jié)構(gòu)時，其副后角取8°~10°，用來精加工內(nèi)腔篦齒時，其副后角取14°~16°，目的減少刀具與已加工表面之間的摩擦和表面粗糙度。
[0025]第一刀具1、第二刀具2、第三刀具3和第四刀具4，自制刀具圓弧半徑R要標準。[0026]一種新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔加工方法，具體加工步驟如下:
[0027]步驟一、使用標準刀具或刀片對零件毛坯進行粗加工，車加工出內(nèi)、外型面基本輪廓，所留余量要求均勻；
[0028]步驟二、人工時效去除零件加工應力；
[0029]步驟三、使用標準刀具或刀片對零件精加工，先加工內(nèi)腔型面，內(nèi)腔型面車加工到尺寸后，再加工外形部分；
[0030]步驟四、先加工基準A、B，保證精加工的定位面精度；
[0031]步驟五、采用反面車加工的方法，車加工內(nèi)腔二級輻板6，采用循環(huán)數(shù)控加工程序，分層去除余量，用第二刀具2刀徑向切入，車出二級輻板的左端，成形刀徑向搖出，再換第三刀具3，從該二級輻板的右端切入，車出其左端。
[0032]步驟六、使用第二刀具2和第三刀具3，車加工內(nèi)腔錐面7，采用與步驟五相同的加工方法；
[0033]步驟七、使用第四刀具4，車加工內(nèi)腔篦齒5
[0034]步驟八、使用第一刀具1，接平所有接刀痕跡，保證加工面的粗糙度。
【權(quán)利要求】
1.一種新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔加工刀具，其特征是，包括第一刀具(I)、第二刀具(2)、第三刀具(3)和第四刀具(4)，其中，第一刀具(1)，用來精加工所有深腔結(jié)構(gòu)，其后角取α=15°?18° ;第二刀具(2)，用來粗加工內(nèi)腔二級幅板；第三刀具(3)，用來精加工內(nèi)腔二級幅板，車加工內(nèi)腔錐面(7)時，第三刀具(3)前角Y =8°?10°，第三刀具(3主偏角90°?93° ;第四刀具(4)，用來粗加工所有深腔結(jié)構(gòu)時，其副后角取8°?10°，用來精加工內(nèi)腔篦齒時，其副后角取14°?16° ; 第一刀具(I)、第二刀具(2)、第三刀具(3)和第四刀具(4)，自制刀具圓弧半徑R要標準。
2.一種新型整體多級盤轂轉(zhuǎn)子單元體深腔加工方法，其特征是，具體加工步驟如下: 步驟一、使用標準刀具或刀片對零件毛坯進行粗加工，車加工出內(nèi)、外型面基本輪廓，所留余量要求均勻； 步驟二、人工時效去除零件加工應力； 步驟三、使用標準刀具或刀片對零件精加工，先加工內(nèi)腔型面，內(nèi)腔型面車加工到尺寸后，再加工外形部分； 步驟四、先加工基準Α、B,保證精加工的定位面精度； 步驟五、采用反面車加工的方法，車加工內(nèi)腔二級輻板(6)，采用循環(huán)數(shù)控加工程序，分層去除余量，用第二刀具(2)刀徑向切入，車出二級輻板的左端，成形刀徑向搖出，再換第三刀具(3)，從該二級輻板的右端切入，車出其左端； 步驟六、使用第二刀具(2)和第三刀具(3)，車加工內(nèi)腔錐面(7)，采用與步驟五相同的加工方法； 步驟七、使用第四刀具(4)，車加工內(nèi)腔篦齒(5)； 步驟八、使用第一刀具(I )，接平所有接刀痕跡，保證加工面的粗糙度。
【文檔編號】B23B27/00GK103706817SQ201310684754
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】魏小艷, 李 權(quán), 徐知方, 楊振, 聶偉 申請人:中國燃氣渦輪研究院