專利名稱：一種金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈷鉻鎢涂層及其他硬度高的涂層機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法。
背景技術(shù)：
某發(fā)動(dòng)機(jī)高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子之間重要的封嚴(yán)件安裝邊周向均勻分布15個(gè)與葉片配合的具有耐磨涂層的槽，涂層為等離子超音速噴涂的鈷鉻鎢(Co-Cr-W)涂層，該涂層現(xiàn)有技術(shù)中已有明確說明，在此不做詳細(xì)說明；該種涂層的要求是1)涂層硬度高HR15N ^ 81 ；2)涂層極薄厚度氺O. 2mm，結(jié)合強(qiáng)度有限，尤其在涂層的邊緣，不能承受過大的切削應(yīng)力，加工不當(dāng)易造成涂層剝離或單個(gè)顆粒脫出；3)具有較高的結(jié)合力不得掉塊、脫落；4)具有較好的耐磨性；5)具有較高的抗腐蝕性、抗氧化性；6)涂層導(dǎo)熱性差，刃口溫度高，加工刀具容易磨損。由于涂層特點(diǎn)，機(jī)械加工時(shí)要特別注意選擇合適的加工方法、適宜的刀具材料和刀具的幾何參數(shù)，確定正確的加工工序和工藝。加工涂層的方法極為關(guān)鍵，是發(fā)動(dòng)機(jī)中的核心技術(shù)。因?yàn)楸患庸ぜ樵诟?、低壓渦輪轉(zhuǎn)子之間用作封嚴(yán)見件的低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)件，被加工部位是被加工件前端沿圓周布置的多個(gè)定位槽處的鈷鉻鎢耐磨涂層處。且槽尺寸的加工精度要求O. 05，位置度要求0.08 ;具體請參見圖I (低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)主視圖)和圖2 (低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)葉片涂層槽圓周分布及加工尺寸圖)。傳統(tǒng)工藝方法因其工裝制造精度以及普通銑床加工精度很難保證零件技術(shù)條件，成為該件研制多年來的難題。由于涂層較硬、精度高，沒有適合的刀具能夠加工，零件只能在普通銑床上用片砂輪磨加工，為了保證槽的位置度O. 08，采取利用加工中心加工完成的高精度底槽精度與夾具分度精度共同保證的工藝方法，存在很多弊端。片砂輪較薄，加工時(shí)抖動(dòng)，零件易加工成喇叭口、槽邊緣涂層易剝離，槽尺寸精度O. 05容易超差，造成零件返工除去涂層后補(bǔ)噴再重新加工槽；這樣零件兩次找正，槽的位置度O. 08很難保證。片砂輪較脆、易碎，威脅加工者人身安全；砂輪磨損時(shí)脫落的晶粒破壞機(jī)床精度；零件需要兩次噴涂周轉(zhuǎn)，生產(chǎn)周期長；兩次噴涂過程中增加工人保護(hù)一側(cè)槽的工作量，而且浪費(fèi)粉末。人們期望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法。以便同時(shí)改變傳統(tǒng)的涂層加工工藝，利用先進(jìn)數(shù)控設(shè)備、刀具，找到一種能夠提高涂層加工質(zhì)量及效率、消除操作人員安全隱患的最有效的加工方法，發(fā)動(dòng)機(jī)研制至今工程技術(shù)人員一直研究的生產(chǎn)難題。本發(fā)明提供了一種金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法，被加工件為在高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子之間用作封嚴(yán)見件的低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)件，被加工部位是被加工件前端沿圓周布置的多個(gè)定位槽處的鈷鉻鎢耐磨涂層處，該種涂層的要求是1)涂層硬度高HR15N ^ 81 ；2)涂層極薄厚度氺O. 2mm ；3)具有較高的結(jié)合力不得掉塊、脫落；4)具有較好的耐磨性；5)具有較高的抗腐蝕性、抗氧化性；其特征在于選用四坐標(biāo)臥式加工中心，使用金剛石砂輪作為加工刀具，金剛石砂輪的寬度即為所要求的定位槽加工后寬度；被加工部位即定位槽處的尺寸精度要求為O. 05_，定位槽的位置精度為O. 08mm ；切削涂層參數(shù)確定為轉(zhuǎn)速S = 1500r/min,進(jìn)給速度F=O. 02 O. 05mm/r ;砂輪速度對生產(chǎn)效率和粗糙度有影響；在涂層的拐角和棱邊處，要防止邊緣處涂層剝離，每次切削量要盡量小控制在O. 05 O. Imm以內(nèi)。在磨削加工時(shí)，要求注意防止磨削壓力過大所造成的涂層表面顆粒的轉(zhuǎn)移。甚至可能造成涂層裂紋，由于涂層導(dǎo)熱性差，磨削時(shí)應(yīng)有足夠的冷卻介質(zhì)。要求重視砂輪安裝的精度要求，因?yàn)槟ハ鲏毫ι晕⒉痪鶆蚓蜁?huì)造成尺寸公差不精確、粗糙度高和損傷涂層； 要求定期修整砂輪，以便保證涂層精確的尺寸和較高的光潔度。所述金剛石砂輪的優(yōu)選要求直徑為125mm，厚度為4 IOmm ;其安裝在四坐標(biāo)臥式加工中心中的長度為250 390mm的刀柄上；磨削時(shí)使用水性或油性冷卻介質(zhì)強(qiáng)制冷卻；要求被加工零件和金剛石砂輪的裝夾圓跳動(dòng)精度要求不大于O. 02rnm。進(jìn)一步的優(yōu)選要求所述金剛石砂輪具體型號為D/W IAl D125XT8X3XH27D64，其使用加長刀柄，金剛石砂輪的刀柄長度為300 350mm。本發(fā)明所述的方法可以直接應(yīng)用于航空機(jī)匣類零件的鈷鉻鎢涂層及其他硬度高的涂層機(jī)械加工領(lǐng)域。對類似零件的高硬度涂層的加工操作都可以參照應(yīng)用。本發(fā)明可以應(yīng)用于新型號發(fā)動(dòng)機(jī)零件，必將得到顯著更好的技術(shù)效果I、質(zhì)量方面零件精度滿足了設(shè)計(jì)要求，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性明顯提高；2、安全方面拋棄了傳統(tǒng)加工手段使用的常規(guī)片砂輪；加工者的人身安全得到了保障，而且金剛石砂輪磨削無污染；不影響機(jī)床精度。3、效益方面現(xiàn)有技術(shù)中的原有工藝路線為一一噴涂左側(cè)涂層一一磨左側(cè)涂層(設(shè)備普通銑床)一一清理涂層一一噴涂右側(cè)涂層一一磨右側(cè)涂層(設(shè)備普通銑床)一一本發(fā)明對應(yīng)的改進(jìn)后的工藝路線為一一噴涂兩側(cè)涂層一一磨兩側(cè)涂層(設(shè)備四坐標(biāo)臥式加工中心)一一，較原工藝減少了三道工序的周轉(zhuǎn)，且無需基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換與二次零件找正，零件精度提高。由此可見，被加工件中定位槽兩側(cè)涂層的制備對應(yīng)地由原來的兩次噴涂可以合為一次噴涂，節(jié)約進(jìn)口粉末成本5萬元/臺(tái)，兩次銑加工合為一次加工，零件加工時(shí)問由原3. 5小時(shí)降低到現(xiàn)在的I. 5小時(shí)，節(jié)約生產(chǎn)成本2000元/臺(tái)，而且零件加工周轉(zhuǎn)的時(shí)間減少、操作人員工作強(qiáng)度降低。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖I為被加工件所應(yīng)用的大環(huán)境即低壓導(dǎo)向器結(jié)構(gòu)示意簡圖2為被加工件(在高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子之間用作封嚴(yán)見件)低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)件結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖3為被加工件低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)定位槽圓周分布及加工尺寸圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I一種金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法，被加工件為在高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子之間用作封嚴(yán)見件的低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)件，被加工部位是被加工件前端沿圓周布置的多個(gè)定位槽處的鈷鉻鎢耐磨涂層處，該種涂層的要求是1)涂層硬度高HR15N> 81 ；2)涂層極薄厚度氺O. 2mm ；3)具有較高的結(jié)合力不得掉塊、脫落；4)具有較好的耐磨性；5)具有較高的抗腐蝕性、抗氧化性；技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是 選用四坐標(biāo)臥式加工中心，使用金剛石砂輪作為加工刀具，金剛石砂輪的寬度即為所要求的定位槽加工后寬度；被加工部位即定位槽處的尺寸精度要求為O. 05mm，定位槽的位置精度為O. 08mm ；切削涂層參數(shù)確定為轉(zhuǎn)速S = 1500r/min,進(jìn)給速度F=O. 02mm/r ;砂輪速度對生產(chǎn)效率和粗糙度有影響；在涂層的拐角和棱邊處，要防止邊緣處涂層剝離，每次切削量要盡量小控制在O. 05 O. Imm以內(nèi)。注意事項(xiàng)在磨削加工時(shí)，要求注意防止磨削壓力過大所造成的涂層表面顆粒的轉(zhuǎn)移。甚至可能造成涂層裂紋，由于涂層導(dǎo)熱性差，磨削時(shí)應(yīng)有足夠的冷卻介質(zhì)。要求重視砂輪安裝的精度要求，因?yàn)槟ハ鲏毫ι晕⒉痪鶆蚓蜁?huì)造成尺寸公差不精確、粗糙度高和損傷涂層；要求定期修整砂輪，以便保證涂層精確的尺寸和較高的光潔度。所述金剛石砂輪具體型號為D/W IAl D125XT8X3XH27 D64，對應(yīng)的重要解釋如下金剛石砂輪直徑為125_，厚度為8mm ;金剛石砂輪安裝在四坐標(biāo)臥式加工中心中的長度為300mm的刀柄上。磨削時(shí)使用水性或油性冷卻介質(zhì)強(qiáng)制冷卻；要求被加工零件和金剛石砂輪的裝夾圓跳動(dòng)精度要求不大于O. 02rnm。本實(shí)施例所述的方法可以直接應(yīng)用于航空機(jī)匣類零件的鈷鉻鎢涂層及其他硬度高的涂層機(jī)械加工領(lǐng)域。對類似零件的高硬度涂層的加工操作都可以參照應(yīng)用。本實(shí)施例可應(yīng)用于新型號發(fā)動(dòng)機(jī)零件，必將得到顯著更好的技術(shù)效果I、質(zhì)量方面零件精度滿足了設(shè)計(jì)要求，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性明顯提高；2、安全方面拋棄了傳統(tǒng)加工手段使用的常規(guī)片砂輪；加工者的人身安全得到了保障，而且金剛石砂輪磨削無污染；不影響機(jī)床精度。3、效益方面現(xiàn)有技術(shù)中的原有工藝路線為一一噴涂左側(cè)涂層一一磨左側(cè)涂層(設(shè)備普通銑床)一一清理涂層一一噴涂右側(cè)涂層一一磨右側(cè)涂層(設(shè)備普通銑床)一一本實(shí)施例對應(yīng)的改進(jìn)后的工藝路線為一一噴涂兩側(cè)涂層一一磨兩側(cè)涂層(設(shè)備四坐標(biāo)臥式加工中心)一一，較原工藝減少了三道工序的周轉(zhuǎn)，且無需基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換與二次零件找正，零件精度提高。
由此可見，被加工件中定位槽兩側(cè)涂層的制備對應(yīng)地由原來的兩次噴涂可以合為一次噴涂，節(jié)約進(jìn)口粉末成本5萬元/臺(tái)，兩次銑加工合為一次加工，零件加工時(shí)問由原3. 5小時(shí)降低到現(xiàn)在的I. 5小時(shí)，節(jié)約生產(chǎn)成本2000元/臺(tái)，而且零件加工周轉(zhuǎn)的時(shí)間減少、操作人員工作強(qiáng)度降低。實(shí)施例2一種金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法，被加工件為在高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子之間用作封嚴(yán)見件的低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)件，被加工部位是被加工件前端沿圓周布置的多個(gè)定位槽處的鈷鉻鎢耐磨涂層處，該種涂層的要求是1)涂層硬度高HR15N> 81 ；2)涂層極薄厚度氺O. 2mm ；3)具有較高的結(jié)合力不得掉塊、脫落；4)具有較好的耐磨性；5)具有較高的抗腐蝕性、抗氧化性；技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是選用四坐標(biāo)臥式加工中心，使用金剛石砂輪作為加工刀具，金剛石砂輪的寬度即
為所要求的定位槽加工后寬度；被加工部位即定位槽處的尺寸精度要求為O. 05mm，定位槽的位置精度為O. 08mm ；切削涂層參數(shù)確定為轉(zhuǎn)速S = 1500r/min,進(jìn)給速度F=O. 05mm/r ;砂輪速度對生產(chǎn)效率和粗糙度有影響；在涂層的拐角和棱邊處，要防止邊緣處涂層剝離，每次切削量要
盡量小。注意事項(xiàng)在磨削加工時(shí)，要求注意防止磨削壓力過大所造成的涂層表面顆粒的轉(zhuǎn)移。甚至可能造成涂層裂紋，由于涂層導(dǎo)熱性差，磨削時(shí)應(yīng)有足夠的冷卻介質(zhì)。要求重視砂輪安裝的精度要求，因?yàn)槟ハ鲏毫ι晕⒉痪鶆蚓蜁?huì)造成尺寸公差不精確、粗糙度高和損傷涂層；要求定期修整砂輪，以便保證涂層精確的尺寸和較高的光潔度。所述金剛石砂輪的具體要求直徑為125mm，厚度為4mm ;其安裝在四坐標(biāo)臥式加工中心中的長度為350mm的刀柄上；磨削時(shí)使用水性或油性冷卻介質(zhì)強(qiáng)制冷卻；要求被加工零件和金剛石砂輪的裝夾圓跳動(dòng)精度要求不大于O. 02rnm。本實(shí)施例所述的方法可以直接應(yīng)用于航空機(jī)匣類零件的鈷鉻鎢涂層及其他硬度高的涂層機(jī)械加工領(lǐng)域。對類似零件的高硬度涂層的加工操作都可以參照應(yīng)用。實(shí)施例3—種金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法，被加工件為在高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子之間用作封嚴(yán)見件的低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)件，被加工部位是被加工件前端沿圓周布置的多個(gè)定位槽處的鈷鉻鎢耐磨涂層處，該種涂層的要求是1)涂層硬度高HR15N> 81 ；2)涂層極薄厚度氺O. 2mm ；3)具有較高的結(jié)合力不得掉塊、脫落；4)具有較好的耐磨性；5)具有較高的抗腐蝕性、抗氧化性；技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是選用四坐標(biāo)臥式加工中心，使用金剛石砂輪作為加工刀具，金剛石砂輪的寬度即為所要求的定位槽加工后寬度；被加工部位即定位槽處的尺寸精度要求為O. 05mm，定位槽的位置精度為O. 08mm ；切削涂層參數(shù)確定為轉(zhuǎn)速S = 1500r/min,進(jìn)給速度F=O. 03mm/r ;砂輪速度對生產(chǎn)效率和粗糙度有影響；在涂層的拐角和棱邊處，要防止邊緣處涂層剝離，每次切削量要盡量小控制在O. 05mm以內(nèi)。注意事項(xiàng)在磨削加工時(shí)，要求注意防止磨削壓力過大所造成的涂層表面顆粒的轉(zhuǎn)移，甚至可能造成涂層裂紋，由于涂層導(dǎo)熱性差，磨削時(shí)應(yīng)有足夠的冷卻介質(zhì)。要求重視砂輪安裝的精度要求，因?yàn)槟ハ鲏毫ι晕⒉痪鶆蚓蜁?huì)造成尺寸公差不精確、粗糙度高和損傷涂層；要求定期修整砂輪，以便保證涂層精確的尺寸和較高的光潔度。所述金剛石砂輪的具體要求直徑為125臟，厚度為IOmm ;其安裝在四坐標(biāo)臥式加 工中心中的長度為390mm的刀柄上；磨削時(shí)使用水性或油性冷卻介質(zhì)強(qiáng)制冷卻；要求被加工零件和金剛石砂輪的裝夾圓跳動(dòng)精度要求不大于O. 02rnm。
權(quán)利要求
1.一種金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法，被加工件為在高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子之間用作封嚴(yán)見件的低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)件，被加工部位是被加工件前端沿圓周布置的多個(gè)定位槽處的鈷鉻鎢耐磨涂層處；其特征在于選用四坐標(biāo)臥式加工中心，使用金剛石砂輪作為加工刀具，金剛石砂輪的寬度即為所要求的定位槽加工后寬度；被加工部位即定位槽處的尺寸精度要求為O. 05mm,定位槽的位置精度為O. 08mm ； 切削涂層參數(shù)確定為轉(zhuǎn)速S = 1500r/min，進(jìn)給速度F=O. 02 O. 05mm/r ;每次切削量控制在O. 05 O. Imm以內(nèi)。
2.按照權(quán)利要求I所述金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法，其特征在于所述金剛石砂輪的直徑為125mm，厚度為4 IOmm;其安裝在四坐標(biāo)臥式加工中心中的長度為250 390mm的刀柄上； 磨削時(shí)使用水性或油性冷卻介質(zhì)強(qiáng)制冷卻； 要求被加工零件和金剛石砂輪的裝夾圓跳動(dòng)精度要求不大于O. 02rnm。
3.按照權(quán)利要求所述金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法，其特征在于所述金剛石砂輪具體型號為D/W 1A1D125XT8X3XH27 D64，其使用加長刀柄，金剛石砂輪的刀柄長度為300 350mm。
全文摘要
一種金剛石砂輪加工鈷鉻鎢涂層的磨削方法，被加工件為在高、低壓渦輪轉(zhuǎn)子之間用作封嚴(yán)見件的低壓一導(dǎo)內(nèi)環(huán)件，被加工部位是被加工件前端沿圓周布置的多個(gè)定位槽處的鈷鉻鎢耐磨涂層處；其特征在于選用四坐標(biāo)臥式加工中心，使用金剛石砂輪作為加工刀具，金剛石砂輪的寬度即為所要求的定位槽加工后寬度；被加工部位即定位槽處的尺寸精度要求為0.05mm，定位槽的位置精度為0.08mm；切削涂層參數(shù)確定為轉(zhuǎn)速S＝1500r/min，進(jìn)給速度F=0.02～0.05mm/r；每次切削量控制在0.05～0.1mm以內(nèi)。本發(fā)明技術(shù)效果說明可靠性高，安全性好，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
文檔編號B24B19/02GK102862108SQ201210337420
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者張春華, 燕凱, 韓博 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司