航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法，包括：第一加工步驟，采用刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行第一加工步驟以形成過渡端面深窄槽，過渡端面深窄槽的至少兩個相對的槽壁均具有加工余量；第二加工步驟，去除過渡端面深窄槽上的加工余量以形成實際加工端面深窄槽。本發(fā)明的車削加工方法使加工完成的端面深窄槽具有更高的加工精度。
【專利說明】航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機機匣加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，航空發(fā)動機中鈦合金機匣、高溫合金機匣分別應用于壓氣機部件和渦輪部件，如圖1所示，機匣上均有經(jīng)車削加工形成的環(huán)形精密窄槽結(jié)構(gòu)，用于安裝靜子導向葉片來引導氣流的端面深窄槽I。上述端面深窄槽I的加工過程主要是采用刀刃寬度與預計加工端面深窄槽寬度相同的槽刀并且進行一次進刀以形成端面深窄槽I，但是，采用上述方法進行車削加工存在切削力大，排屑難，易打刀的問題，如圖2所示，槽刀2加工之后的實際加工端面深窄槽3(圖中實線區(qū)域)和預計加工端面深窄槽4(圖中虛線區(qū)域)是不相同的，切槽時不能保證槽刀直線平行進刀導致偏移，且切削液難以進入切削區(qū)域，容易產(chǎn)生熱變形、彎曲變形，槽寬尺寸以及槽壁到機匣中心的尺寸難以保證。上述情況均會降低加工完成的端面深窄槽I的加工精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明旨在提供一種使加工完成的端面深窄槽具有更高加工精度的航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法，包括:第一加工步驟，采用刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行第一加工步驟以形成過渡端面深窄槽，過渡端面深窄槽的至少兩個相對的槽壁均具有加工余量；第二加工步驟，去除過渡端面深窄槽上的加工余量以形成實際加工端面深窄槽。
[0005]進一步地，第一加工步驟包括:槽刀進行多次進刀，并且在相鄰兩次進刀之間具有一次退刀。
[0006]進一步地，采用上述刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行第二加工步驟，第二加工步驟包括第三分加工和第四分加工，第三分加工包括去除兩個槽壁中的一個槽壁的加工余量，第四分加工包括去除兩個槽壁中的另一個槽壁的加工余量。
[0007]進一步地，過渡端面深窄槽的槽底具有加工余量，采用上述刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行第二加工步驟，第二加工步驟包括第三分加工和第四分加工，第三分加工包括去除兩個槽壁中的一個槽壁的加工余量以及槽底的分部位置的加工余量，第四分加工包括去除兩個槽壁中的另一個槽壁的加工余量以及槽底的剩余位置的加工余量。
[0008]進一步地，第三分加工和第四分加工均包括:槽刀進行多次進刀，并且在相鄰兩次進刀之間具有一次退刀。
[0009]進一步地，各槽壁的加工余量占預計加工端面深窄槽的寬度的5%至7%。
[0010]進一步地，槽底的加工余量占預計加工端面深窄槽的深度的0.2%至0.5%。[0011]進一步地，在第一加工步驟中，槽刀的每次進刀量占預計加工端面深窄槽的深度的14%至25%，每次退刀量占進刀量的20%至25%。
[0012]進一步地，采用車削加工方法進行加工的航空發(fā)動機機匣是由鈦合金或鎳基高溫合金制成。
[0013]進一步地，航空發(fā)動機機匣在第一加工步驟時的車削轉(zhuǎn)速比在第二加工步驟時的車削轉(zhuǎn)速慢，槽刀在第一加工步驟時的進刀速度比在第二加工步驟時的進刀速度慢。
[0014]應用本發(fā)明的技術(shù)方案，由于先進行第一加工步驟以形成過渡端面深窄槽，并且過渡端面深窄槽的兩個槽壁均具有加工余量，因此當進行第二加工步驟以將兩個槽壁上的加工余量去除時，槽刀所受到的阻力小，導致切削力變小，槽刀更容易沿預定的軌跡進刀，降低了偏移量，并且降低了熱變形和彎曲變形，進而使得實際加工端面深窄槽更符合標準。由上述分析可知，本發(fā)明的車削加工方法使加工完成的端面深窄槽具有更高的加工精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:
[0016]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中航空發(fā)動機機匣的局部剖視示意圖；
[0017]圖2示出了圖1的航空發(fā)動機機匣經(jīng)槽刀加工之后的局部剖視示意圖(未示出槽刀的剖面線)；
[0018]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法的實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0019]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0020]如圖3所示，本實施例的航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法包括第一加工步驟和第二加工步驟，采用刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行第一加工步驟以形成過渡端面深窄槽，對過渡端面深窄槽進行第二加工步驟，去除過渡端面深窄槽上的加工余量以形成實際加工端面深窄槽，過渡端面深窄槽的兩個槽壁均具有加工余量。
[0021]應用本實施例的航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法，由于先進行第一加工步驟以形成過渡端面深窄槽，并且過渡端面深窄槽的兩個槽壁均具有加工余量，因此當進行第二加工步驟以將兩個槽壁上的加工余量去除時，槽刀所受到的阻力小，導致切削力變小，槽刀更容易沿預定的軌跡進刀，降低了偏移量，并且降低了熱變形和彎曲變形，進而使得實際加工端面深窄槽更符合標準。由上述分析可知，本實施例的車削加工方法使加工完成的端面深窄槽具有更高的加工精度。此外，之所以要使兩個槽壁均具有加工余量，是為了防止在第一加工步驟時，槽刀產(chǎn)生的偏移量導致某個槽壁到航空發(fā)動機機匣中心的尺寸不合標準，并且無法彌補。此外，由于預計加工端面深窄槽的槽寬比較窄，因此，選用的槽刀的刀刃寬度也就比較窄，槽刀刃寬度越窄則剛性越差，加工精度越差，由于本實施例的車削加工方法分為兩步，經(jīng)第一加工步驟形成的過渡端面深窄槽留有加工余量，因此，能夠通過第二加工步驟來彌補第一加工步驟的缺陷以使加工完成的端面深窄槽具有更高的加工精度。
[0022]在本實施例中，第一加工步驟包括槽刀進行多次進刀，并且在相鄰兩次進刀之間具有一次退刀。由于相鄰兩次進刀之間具有一次退刀，因此槽刀受力情況得到改善，保證鐵屑能能夠順利排出，降低打刀的風險，延長的槽刀的使用壽命。
[0023]采用本實施例的車削加工方法進行加工的航空發(fā)動機機匣是由鈦合金或鎳基高溫合金制成，由于上述兩種材料均屬于難加工的材料，難加工的材料越容易打刀，加工的精度越不準，采用本實施例的車削加工方法對上述材料的航空發(fā)動機機匣進行加工的效果更明顯。
[0024]本實施例的車削加工方法所針對的預計加工端面深窄槽的槽度為4到7mm，槽寬為1.5到2mm，“深寬比”是2到4.7。具有上述“深寬比”的預計加工端面深窄槽在實際加工中的精度不高，也就比較難加工，采用本實施例的車削加工方法進行加工的效果更明顯。
[0025]在本實施例中，采用上述刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行第二加工步驟，第二加工步驟包括第三分加工和第四分加工，第三分加工包括去除兩個槽壁中的一個槽壁的加工余量，第四分加工包括去除兩個槽壁中的另一個槽壁的加工余量。采用與第一加工步驟中相同的槽刀進行第二加工步驟，能夠避免由于更換槽刀所帶來的效率降低，并且在數(shù)控機床應用本實施例的車削加工方法時，能夠?qū)崿F(xiàn)加工的連續(xù)性。作為可行的實施方式，也可以采用刀刃寬度等于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行第二加工步驟。
[0026]在本實施例中，過渡端面深窄槽的槽底具有加工余量，采用上述刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行第二加工步驟，第三分加工包括去除兩個槽壁中的一個槽壁的加工余量以及槽底的分部位置的加工余量，第四分加工包括去除兩個槽壁中的另一個槽壁的加工余量以及槽底的剩余位置的加工余量。由于槽底具有加工余量，因此，能夠防止第二加工步驟時槽底產(chǎn)生接刀痕，降低預計加工端面深窄槽的槽底的表面質(zhì)量。由于數(shù)控機床的精度很高，因此，如果采用刀刃寬度等于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行第二加工步驟的話，則無需使過渡端面深窄槽的槽底具有加工余量。
[0027]在本實施例中，第三分加工和第四分加工均包括槽刀進行多次進刀，并且在相鄰兩次進刀之間具有一次退刀。由于相鄰兩次進刀之間具有一次退刀，因此槽刀受力情況得到改善，保證鐵屑能能夠順利排出，降低打刀的風險，延長的槽刀的使用壽命，同時有利于切削液進入切削區(qū)域，加工出的能獲得較好的表面質(zhì)量。本實施例的車削加工方法采用的是“先車削中間，后車削兩邊，并且車削時進行多次進退刀”的方法，上述方法的各步驟彼此配合，使得預計加工端面深窄槽具有更高的加工精度。
[0028]通過發(fā)明人根據(jù)鐵屑斷屑情況，刀具實際磨損，加工效率等因素對鈦合金、高溫合金材料制成的航空發(fā)動機機匣的車削性能分析，得出在加工端面深窄槽時的最佳切削參數(shù)，在本實施例中，各槽壁的加工余量占預計加工端面深窄槽的寬度的5%至7%。之所以采用上述數(shù)值范圍是因為如果兩側(cè)壁余量太少，在進行第二加工步驟時容易讓刀，加工精度不易保證，如果余量太多，一方面，在第二加工步驟中的切削力變大，另一方面，在第一加工步驟中的槽刀寬度要求更窄，更易造成打刀，發(fā)明人通過多次實驗才確定上述數(shù)值。優(yōu)選地，各槽壁的加工余量占預計加工端面深窄槽的寬度的5%，針對預計加工端面深窄槽的寬度為2mm為例，各槽壁的加工余量為0.1mm。
[0029]在本實施例中，槽底的加工余量占預計加工端面深窄槽的深度的0.2%至0.5%,優(yōu)選地，槽底的加工余量占預計加工端面深窄槽的深度的0.5%。之所以采用上述數(shù)值范圍是因為如果余量太少，加工時容易讓刀，仍可能存在接刀痕，如果余量太多，槽刀底部受力大，槽底和槽壁同時加工會影響槽側(cè)壁的精度，發(fā)明人通過多次實驗才確定上述數(shù)值。針對預計加工端面深窄槽的深度為4mm為例，槽底的加工余量為0.02mm。
[0030]在本實施例中，在第一加工步驟中，槽刀的每次進刀量占預計加工端面深窄槽的深度的14%至25%，每次退刀量占進刀量的20%至25%。之所以采用上述數(shù)值范圍是因為如果進刀太少，第二加工步驟加工時產(chǎn)生的鐵屑不易斷屑切效率低，如果進刀太多，切削力變大，減少刀具壽命，易打刀，發(fā)明人通過多次實驗才確定上述數(shù)值。優(yōu)選地，槽刀的每次進刀量占預計加工端面深窄槽的深度的25%，每次退刀量占進刀量的20%。針對預計加工端面深窄槽的深度為4mm為例,每次退刀量為Imm,每次退刀量為0.2mm。
[0031 ] 在本實施例中，在第三分加工和第四分加工中，槽刀的每次進刀量占預計加工端面深窄槽端面深窄槽的深度的14 %至25 %，每次退刀量占進刀量的20 %至25 %，優(yōu)選地，槽刀的每次進刀量占預計加工端面深窄槽的深度的25 %，每次退刀量占進刀量的20 %。針對預計加工端面深窄槽的深度為4mm為例，每次退刀量為1mm，每次退刀量為0.2mm。
[0032]在本實施例中，航空發(fā)動機機匣在第一加工步驟時的車削轉(zhuǎn)速比在第二加工步驟時的車削轉(zhuǎn)速慢，槽刀在第一加工步驟時的進刀速度比在第二加工步驟時的進刀速度慢。進刀速度進刀速度第一加工步驟時，航空發(fā)動機機匣的車削轉(zhuǎn)速為20m/min至35m/min,也可以說，航空發(fā)動機機匣的轉(zhuǎn)速為20m/min至35m/min,槽刀的進刀速度為0.01mm/r至0.03mm/r。第二加工步驟時,航空發(fā)動機機匣的車削轉(zhuǎn)速為22m/min至40m/min,也可以說，航空發(fā)動機機匣的轉(zhuǎn)速為25m/min至40m/min,槽刀的進刀速度為0.04mm/r至0.08mm/r。
[0033]針對鎳基高溫合金制成航空發(fā)動機機匣而言，第一加工步驟時，航空發(fā)動機機匣的車削轉(zhuǎn)速為30m/min，槽刀的進刀速度為0.02mm/r ;第二加工步驟時，航空發(fā)動機機匣的車削轉(zhuǎn)速為35m/min，槽刀的進刀速度為0.06mm/r。針對鑄造高溫合金制成航空發(fā)動機機匣而言，第一加工步驟時，航空發(fā)動機機匣的車削轉(zhuǎn)速為20m/min，槽刀的進刀速度為0.0lmm/r ;第二加工步驟時，航空發(fā)動機機匣的車削轉(zhuǎn)速為25m/min，槽刀的進刀速度為
0.04mm/ro針對鈦合金制成航空發(fā)動機機匣而言，第一加工步驟時，航空發(fā)動機機匣的車削轉(zhuǎn)速為35m/min，槽刀的進刀速度為0.03mm/r ;第二加工步驟時，航空發(fā)動機機匣的車削轉(zhuǎn)速為40m/min,槽刀的進刀速度為0.08mm/r。
[0034]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種航空發(fā)動機機匣端面深窄槽的車削加工方法，其特征在于，包括: 第一加工步驟，采用刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行所述第一加工步驟以形成過渡端面深窄槽，所述過渡端面深窄槽的至少兩個相對的槽壁均具有加工余量; 第二加工步驟，去除所述過渡端面深窄槽上的加工余量以形成實際加工端面深窄槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車削加工方法，其特征在于，所述第一加工步驟包括: 所述槽刀進行多次進刀，并且在相鄰兩次所述進刀之間具有一次退刀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車削加工方法，其特征在于，采用上述刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行所述第二加工步驟，所述第二加工步驟包括第三分加工和第四分加工，所述第三分加工包括去除所述兩個槽壁中的一個所述槽壁的加工余量，所述第四分加工包括去除所述兩個槽壁中的另一個所述槽壁的加工余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車削加工方法，其特征在于，所述過渡端面深窄槽的槽底具有加工余量，采用上述刀刃寬度小于預計加工端面深窄槽寬度的槽刀進行所述第二加工步驟，所述第二加工步驟包括第三分加工和第四分加工，所述第三分加工包括去除所述兩個槽壁中的一個所述槽壁的加工余量以及所述槽底的分部位置的加工余量，所述第四分加工包括去除所述兩個槽壁中的另一個所述槽壁的加工余量以及所述槽底的剩余位置的加工余量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的車削加工方法，其特征在于，所述第三分加工和所述第四分加工均包括: 所述槽刀進行多次進刀，并且在相鄰兩次所述進刀之間具有一次退刀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車削加工方法，其特征在于，各所述槽壁的加工余量占所述預計加工端面深窄槽的寬度的5%至7%。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的車削加工方法，其特征在于，所述槽底的加工余量占所述預計加工端面深窄槽的深度的0.2%至0.5%。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車削加工方法，其特征在于，在所述第一加工步驟中，所述槽刀的每次進刀量占所述預計加工端面深窄槽的深度的14%至25%，每次所述退刀量占所述進刀量的20%至25%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車削加工方法，其特征在于，采用所述車削加工方法進行加工的航空發(fā)動機機匣是由鈦合金或鎳基高溫合金制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車削加工方法，其特征在于，航空發(fā)動機機匣在所述第一加工步驟時的車削轉(zhuǎn)速比在所述第二加工步驟時的車削轉(zhuǎn)速慢，所述槽刀在所述第一加工步驟時的進刀速度比在所述第二加工步驟時的進刀速度慢。
【文檔編號】B23B1/00GK104028782SQ201410249686
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】鄧文珺, 趙宇平, 程璋, 李文 申請人:中國南方航空工業(yè)(集團)有限公司