一種鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形ω槽的數(shù)控精車加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法，包括：確定鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽數(shù)控精車各加工階段余量：確定鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的加工方案；編制鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的數(shù)控車加工程序；控制鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽數(shù)控精車各加工階段的加工路線；本發(fā)明突破鈦合金特殊結(jié)構(gòu)件加工的技術(shù)瓶頸，在鈦合金材料增壓級一級盤的數(shù)控車加工中，滿足了鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的加工技術(shù)要求的同時提高加工效率，實現(xiàn)了鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽高效加工，解決了鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽加工效率低下，占機時間長，緩解立車加工的生產(chǎn)瓶頸。
【專利說明】一種鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Q槽的數(shù)控精車加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機械數(shù)控加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在機械加工【技術(shù)領(lǐng)域】中，特別是在鈦合金加工制造中，鈦合金盤類零件加工，大直徑薄壁零件環(huán)形Ω槽是一大技術(shù)難點，多次加工反復(fù)上刀加工來保證零件尺寸和技術(shù)條件，低的工作效率和加工精度很難滿足零件和生產(chǎn)的要求。此類零件一般出現(xiàn)在先進的機型當(dāng)中，其研制加工是效率極其低下并且返修率高，控制變形也是一大難點。由于現(xiàn)場生產(chǎn)條件所限，一般盤類零件均在數(shù)控臥車上進行加工，在零件裝夾和加工過程中均有一定的變形，對零件尺寸和技術(shù)要求有負(fù)面影響。該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)控加工路線和方法會直接影響到零件的加工效率和加工質(zhì)量，因此尺寸和技術(shù)條件能否滿足設(shè)計圖紙的要求，數(shù)控加工走到路線即加工理念起到至關(guān)重要的作用。
現(xiàn)階段生產(chǎn)現(xiàn)場一般采用輪廓方式試切法進行加工，這種數(shù)控程序在加工中比較靈活，可隨意調(diào)整和修改輪廓點和進退刀位置，但需要高技術(shù)有加工經(jīng)驗的操作者來完成研制加工，否則一些尺寸和技術(shù)條件很難保證。加工中操作者根據(jù)自己的加工經(jīng)驗，摸索著進行刀具補嘗，該零件材料為鈦合金，屬難加工材料，零件特征不易形成，若加工不到位，則需要進行補加工，多次上刀產(chǎn)生的切削力較大，有可能滿足不了零件尺寸和技術(shù)要求。隨著發(fā)動機性能要求的不斷提升，盤類零件的設(shè)計結(jié)構(gòu)也在不斷變化。大直徑薄壁件環(huán)形Ω槽加工技術(shù)已經(jīng)成為一個亟待解決的技術(shù)難題。航空發(fā)動機制造技術(shù)急需一種能達到的鈦合金特殊結(jié)構(gòu)加工的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法，包括以下步驟:
步驟1:確定鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽數(shù)控精車各加工階段余量:
(1)粗加工階段，去余鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽在半精車工序后留有的余量；
(2)在半精加工階段，去除環(huán)形Ω槽內(nèi)余量，按環(huán)形Ω槽形狀均勻地留0.5mm余量，為精加工階段環(huán)形Ω槽右側(cè)對刀使用；
(3)在精加工階段，分兩刀切削，將環(huán)形Ω槽加工到位；
步驟2:確定鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的加工方案；
步驟2-1:將環(huán)形Ω槽分成四部分:以環(huán)形Ω槽中心線為基準(zhǔn)，將環(huán)形Ω槽分成左右兩個部分，以環(huán)形Ω槽的槽口 R處連線將槽分成上下兩部分；
步驟2-2:使用槽刀將環(huán)形Ω槽的左上部和右上部加工到位； 步驟2-3:使用環(huán)形Ω槽加工刀具，通過對刀將環(huán)形Ω槽的左下部和右下部加工至0.5mm余量；
步驟2-4:使用環(huán)形Ω槽加工刀具通過精準(zhǔn)對刀將環(huán)形Ω槽左下部加工完成，不留有余量，直接加工到位；
步驟2-5:以環(huán)形Ω槽左部位置為基準(zhǔn)，通過測量環(huán)形Ω槽左部位置至環(huán)形Ω槽右部的位置即測量槽口寬度，使用環(huán)形Ω槽加工刀具將右下部加工到位；
步驟3:按照鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的加工方案，編制鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的數(shù)控車加工程序；
步驟4:通過編制的數(shù)控車加工程序控制鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽數(shù)控精車各加工階段的加工路線；
步驟5:鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工完成。
[0005]所述精加工階段以外圓作為徑向基準(zhǔn)，加工所有徑向型面的刀具均使用數(shù)控立車自動對刀儀以該外圓直徑進行較準(zhǔn)。
[0006]所述的槽刀、環(huán)形Ω槽加工刀具均利用外圓處和Ω槽兩側(cè)端面進行準(zhǔn)確標(biāo)定，確定刀具準(zhǔn)確位置。
[0007]所述的環(huán)形Ω槽上下兩部分在槽口 R處使用圓弧接刀。
[0008]有益效果:
本發(fā)明突破鈦合金特殊結(jié)構(gòu)件加工的技術(shù)瓶頸，保證增壓級盤件研制生產(chǎn)的順利進行，為以后類似零件的加工提供可借鑒的經(jīng)驗。在鈦合金材料增壓級一級盤的數(shù)控車加工中，突破了以往從未有過類似加工經(jīng)驗的加工工藝，滿足了鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的加工技術(shù)要求的同時提高加工效率，節(jié)省了在機床上反復(fù)樣膏投影檢查，滿足生產(chǎn)實際，實現(xiàn)了鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽高效加工，解決了鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽加工效率低下，占機時間長，緩解立車加工的生產(chǎn)瓶頸，同時降低研制成本。在鈦合金輪盤的加工中取得了明顯的技術(shù)效果和經(jīng)濟效益，解決了大直徑薄壁盤件環(huán)形Ω槽加工精度技術(shù)要求和高效加工的技術(shù)瓶頸。就該盤件研制而言，使用該方法加工提高研制生產(chǎn)效率40%，節(jié)省研制工時費用10%，可在同類零件中推廣使用，為類似零件加工提供了寶貴的經(jīng)驗，具有無法估計的經(jīng)濟效益。本發(fā)明解決了鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的機械加工效率低下、環(huán)形槽輪廓公差帶不易保證問題，滿足了零件設(shè)計要求，對新一代發(fā)動機制造技術(shù)水平的提升，具有深遠(yuǎn)的意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明【具體實施方式】的鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車工序后留有的余量圖；
圖2是本發(fā)明【具體實施方式】的L3槽刀示意圖；
圖3是本發(fā)明【具體實施方式】的環(huán)形Ω槽加工刀具，(a)為加工環(huán)形Ω槽的左部時采用的環(huán)形Ω槽專用加工刀具，(b)為加工環(huán)形Ω槽的右部時采用的環(huán)形Ω槽專用加工刀具;
圖4是本發(fā)明【具體實施方式】環(huán)形Ω槽加工過程示意圖，(a)為環(huán)形Ω槽的左上部和右上部加工到位的加工示意圖，(b)為環(huán)形Ω槽的左下部和右下部加工至0.5_余量的加工示意圖，(c)為環(huán)形Ω槽左下部加工完成的示意圖，(d)為環(huán)形Ω槽右下部加工完成的示意圖；
圖5是本發(fā)明【具體實施方式】的走刀路線示意圖；
圖6是本發(fā)明【具體實施方式】的鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法流程圖。

【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細(xì)說明。
[0011]鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的車加工分別粗車、半精車和精車三個工序，而鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的精車工序分為粗加工、半精加工和精加工三個階段，本實施方式是針對鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精加工，在數(shù)控立車上實施本方法。
[0012]一種鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法，圖6所示，包括以下步驟:
步驟1:確定鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽數(shù)控精車各加工階段余量:
(1)粗加工階段，去余鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽在半精車工序后留有的余量；
半精車工序后留有的余量如圖1所示；半精車工序?qū)h(huán)形Ω槽加工成如圖1所示的形狀，距離槽口約1.5mm余量，環(huán)形Ω槽右側(cè)篦齒處是精車定位止口，為保證零件定位剛性，故留有較大余量，環(huán)形Ω槽左外側(cè)留有約0.5_余量(左側(cè)端面處)，為精車工序環(huán)形Ω槽右側(cè)對刀使用。
[0013](2)在半精加工階段，去除環(huán)形Ω槽內(nèi)余量，按環(huán)形Ω槽形狀均勻地留0.5mm余量，為精加工階段環(huán)形Ω槽右側(cè)對刀使用；
(3)在精加工階段，分兩刀切削，將環(huán)形Ω槽加工到位；
步驟2:確定鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的加工方案；
步驟2-1:將環(huán)形Ω槽分成四部分:以環(huán)形Ω槽中心線為基準(zhǔn)，將環(huán)形Ω槽分成左右兩個部分，以環(huán)形Ω槽的槽口 R處連線將槽分成上下兩部分；
步驟2-2:使用寬3mm的L3槽刀將環(huán)形Ω槽的左上部和右上部加工到位，直接將槽口R處上端加工合格。L3槽刀如圖2所示。
[0014]步驟2-3:使用環(huán)形Ω槽加工刀具，通過對刀將環(huán)形Ω槽的左下部和右下部加工至0.5mm余量；
步驟2-4:使用環(huán)形Ω槽加工刀具通過精準(zhǔn)對刀將環(huán)形Ω槽左下部加工完成，不留有余量，直接加工到位；
該步驟使用加工左側(cè)的環(huán)形Ω槽加工刀具通過試切法試切預(yù)先設(shè)計的對刀端面(右端面)，將刀具軸向位置確定，同樣方法通過外圓試切將徑向方向位置確定，將環(huán)形Ω槽的最后0.5mm的余量分兩刀切削完成，為了保證環(huán)形Ω槽左下部分位置的準(zhǔn)確性，為防止在最后一刀切削過程中有讓刀現(xiàn)場而導(dǎo)致環(huán)形Ω槽左下部分加工不到位，在加工兩刀完成后又增加一層刀軌，理論刀軌沒有余量，與第二刀刀軌一致，即空余量再走一刀，保證環(huán)形Ω槽左下部分位置的準(zhǔn)確性。
[0015]步驟2-5:以環(huán)形Ω槽左部位置為基準(zhǔn)，通過測量環(huán)形Ω槽左部位置至環(huán)形Ω槽右部的位置即測量槽口寬度，使用環(huán)形Ω槽加工刀具將右下部加工到位； 環(huán)形Ω槽上下兩部分在槽口 R處使用圓弧接刀。
[0016]在使用環(huán)形Ω槽加工刀具進行加工的過程中，當(dāng)加工環(huán)形Ω槽的左部時采用圖 3 (a)所示的刀桿為 HLPGR3232-12-T18-01403、刀片為 LPGIL12-11-T5-01403的環(huán)形Ω槽專用加工刀具，當(dāng)加工環(huán)形Ω槽的右部時采用圖3 (b)所示的刀桿為HLPGR3232-12-T18-01403、刀片為 LPGIR12-11-T5-01403 的環(huán)形 Ω 槽專用加工刀具。
[0017]該步驟是以環(huán)形Ω槽的左下部分(步驟2-4完成的那部分)以基準(zhǔn)，將環(huán)形Ω槽的基準(zhǔn)(Ω槽空間中心線)轉(zhuǎn)移至環(huán)形Ω槽的左側(cè)部分，這樣可以通過實體測量來完成環(huán)形Ω槽的右下部分加工，刀軌的編排與步驟2-4—致。這樣兩側(cè)位置均固定完成后環(huán)形Ω槽的中心線自然也受到控制。如果先按中心線加工環(huán)形Ω槽，存在兩面擴充的過程，效率低下且不準(zhǔn)確，加工尺寸不受控。
[0018]步驟3:按照鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的加工方案，編制鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的數(shù)控車加工程序；
步驟4:通過編制的數(shù)控車加工程序控制鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽數(shù)控精車各加工階段的加工路線；
精車工序采用全程序控制加工，所有操作動作均由數(shù)控程序控制，選擇參數(shù)為轉(zhuǎn)速n=50r/min，進給量f=0.15-0.2mm/r，通過對輪廓的偏置，控制刀具完成環(huán)形Ω槽上半部分左右兩側(cè)的加工，如圖4 (a)所示，A區(qū)域為環(huán)形Ω槽的左上部和右上部的加工區(qū)域。
[0019]環(huán)形Ω槽的半精加工參數(shù)為:恒線速度為70m/min，進給量f=0.10-0.15mm/r，切深t=0.3-0.5mm。加工槽內(nèi)余量采用擺線車的加工方法，分層切削將實心余量切削掉，先使用左側(cè)槽專用刀具(如圖3 (a))將槽內(nèi)大部分余量加工完成，給環(huán)形Ω槽左下部最后精加工留有0.5_的余量，之后使用右側(cè)槽專用刀具(如圖3 (b))將右下側(cè)槽內(nèi)大部分任余量加工完成，同樣也留有0.5mm的余量，如圖4 (b)所示的B區(qū)域為加工后留有0.5mm余量的示意圖，走刀路線如圖5所示。
[0020]精加工階段以外圓作為徑向基準(zhǔn)，加工所有徑向型面的刀具均使用數(shù)控立車自動對刀儀以該外圓直徑進行較準(zhǔn)，徑向尺寸精度得以提高。槽刀、環(huán)形Ω槽加工刀具均利用外圓處和Ω槽兩側(cè)端面進行準(zhǔn)確標(biāo)定，確定刀具準(zhǔn)確位置。
[0021]首先使用圖3 (a)所示的環(huán)形Ω槽加工刀具在環(huán)形Ω槽右端面上進行軸向較準(zhǔn)(必須準(zhǔn)確)，對環(huán)形Ω槽左下部進行加工，為防止加工中讓刀，在最后一層刀軌安排兩次車肖IJ，保證加工的準(zhǔn)確性(刀具位置的準(zhǔn)確性)，其次通過環(huán)形Ω槽左下部的定位，以環(huán)形Ω槽左下部為基準(zhǔn)，使用圖3 (b)所示的環(huán)形Ω槽加工刀具對環(huán)形Ω槽右下部進行加工，同樣也是在最后一層刀軌安排兩次車削，保證無讓刀現(xiàn)象，保證加工準(zhǔn)確性。如圖4 (c)所示的C區(qū)域為環(huán)形Ω槽左下部加工完成的示意圖，如圖4 (d)所示的D區(qū)域為環(huán)形Ω槽右下部加工完成的示意圖。
[0022]步驟5:鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工完成。
[0023]本實施方式采用數(shù)控立車進行加工，采用人工分層擺線車切削數(shù)控編制的方式，對環(huán)形Ω槽進行整個數(shù)控程序控制刀具軌跡研制加工，根據(jù)所編制的數(shù)控加工程序、選定的機夾刀具、切削參數(shù)，按照加工步驟逐項進行，環(huán)形Ω槽分為三個工步進行，可以使精加工余量均勻，有效減少薄壁零件的加工變形，可靠地保證了尺寸精度和技術(shù)要求。在去余量時，采用分層切削的加工方法，不但可以減少加工產(chǎn)生的應(yīng)力，控制零件變形，并且通過數(shù)控程序的控制，可以實現(xiàn)高效切削，減少空走刀時間，提高了加工效率。在數(shù)控程序的編制上，結(jié)合零件特點，按零件為非剛性體編制數(shù)控加工程序，編制刀心數(shù)控程序，用數(shù)控程序控制整個環(huán)形Ω槽的加工過程，通過數(shù)控加工程序控制刀具在零件切削過程中進行準(zhǔn)確位置標(biāo)定，更加準(zhǔn)確進行加工，并且操作者無需進行傳統(tǒng)刀具補償，在整個過程中只要按指定的程序位置對零件進行測量，不用操作者人為上刀具補償來加工零件，并通過在計算機上模擬，檢查、排除刀具于零件的干涉情況；通過數(shù)控程序過程中的測具數(shù)據(jù)進行一次補償即可，大大減少了人為干預(yù)次數(shù)，降低人為出錯的機率，有效地保證零件加工質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:確定鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽數(shù)控精車各加工階段余量: (1)粗加工階段，去余鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽在半精車工序后留有的余量； (2)在半精加工階段，去除環(huán)形Ω槽內(nèi)余量，按環(huán)形Ω槽形狀均勻地留0.5mm余量，為精加工階段環(huán)形Ω槽右側(cè)對刀使用； (3)在精加工階段，分兩刀切削，將環(huán)形Ω槽加工到位； 步驟2:確定鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的加工方案； 步驟2-1:將環(huán)形Ω槽分成四部分:以環(huán)形Ω槽中心線為基準(zhǔn)，將環(huán)形Ω槽分成左右兩個部分，以環(huán)形Ω槽的槽口 R處連線將槽分成上下兩部分； 步驟2-2:使用槽刀將環(huán)形Ω槽的左上部和右上部加工到位； 步驟2-3:使用環(huán)形Ω槽加工刀具，通過對刀將環(huán)形Ω槽的左下部和右下部加工至0.5mm余量； 步驟2-4:使用環(huán)形Ω槽加工刀具通過精準(zhǔn)對刀將環(huán)形Ω槽左下部加工完成，不留有余量，直接加工到位； 步驟2-5:以環(huán)形Ω槽左部位置為基準(zhǔn)，通過測量環(huán)形Ω槽左部位置至環(huán)形Ω槽右部的位置即測量槽口寬度，使用環(huán)形Ω槽加工刀具將右下側(cè)部加工到位； 步驟3:按照鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的加工方案，編制鈦合金大直徑薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽精車階段的數(shù)控車加工程序； 步驟4:通過編制的數(shù)控車加工程序控制鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽數(shù)控精車各加工階段的加工路線； 步驟5:鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法，其特征在于:所述精加工階段以外圓作為徑向基準(zhǔn)，加工所有徑向型面的刀具均使用數(shù)控立車自動對刀儀以該外圓直徑進行較準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法，其特征在于:所述的槽刀、環(huán)形Ω槽加工刀具均利用外圓處和Ω槽兩側(cè)端面進行準(zhǔn)確標(biāo)定，確定刀具準(zhǔn)確位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦合金薄壁盤環(huán)件環(huán)形Ω槽的數(shù)控精車加工方法，其特征在于:所述的環(huán)形Ω槽上下兩部分在槽口 R處使用圓弧接刀。
【文檔編號】B23B7/12GK104475766SQ201410632120
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】于潔, 史前凱, 閆峰, 楊洋, 郭濤 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責(zé)任公司