一种航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工领域，特别涉及了一种航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法。
【背景技术】
[0002]在研制一种大深腔结构航空发动机盘类零件时产生的，由于零件设计结构为异型深腔结构，腔深约160mm、进口直径约为Φ260mm，进口宽度约为100mm，呈半封闭夹角40度V型结构，封闭腔底部由R14_圆角过渡，一侧为长悬臂厚度为6_的发动机盘辐板结构，另一侧为厚度3mm的斜锥面结构，弱刚性。
[0003]大深腔结构零件形状复杂，加工尺寸和位置精度都较高，辐板内孔表面跳动不大于0.02mm,端面跳动为0.02mm,零件最小壁厚为3mm,属于薄壁、大深腔结构，刚性较差,装夹易变形。零件材料为难加工材料钛合金，零件毛坯为模锻件，加工余量较大。零件的加工难点主要集中在深腔内型面和盘体表面，如何保证零件尺寸、位置精度，给加工带来很大的困难。
[0004]传统针对该类结构零件的加工，通常采用普通的机夹数控非标方刀杆进行加工，致使加工刀具悬伸极长，加工振颤严重，加工后的零件表面质量和几何精度无法满足设计要求，加工后的表面需要通过后续手工抛光来满足设计要求。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了提高航空发动机大深腔结构盘类零件加工过程中零件几何精度和表面质量，特提供了一种航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法。
[0006]本发明提供了一种航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，其特征在于:所述的航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，具体步骤如下:
[0007]第一步，采用具有40_90bar冷却水压力的数控立式车床加工零件。
[0008]第二步，零件粗加工时针对零件深腔结构使用压力为40_90bar的高压冷却水的内冷车刀进行加工，加工过程中能够将切屑打断变成碎屑，可以提高加工效率、提高刀具耐用度、降低刀具成本和保证表面质量。
[0009]第三步，主要加工路线为:粗车前端一粗车后端一真空消除应力热处理一精车前端型面一精车后端型面，粗加工和精加工均采用数控立式车床进行加工。
[0010]第四步，零件深腔精车加工时利用直径为4-6mm的球形刀片对零件型面进行分层加工，每层加工深度控制在0.3-0.5mm之间；
[0011]车加工切削速度VC = 40-60m/min，进给量F = 0.1-0.15mm/r,以控制零件的变形量，避免因切削力过大造成零件变形，同时球形刀片有利于提高零件表面质量和加工效率。
[0012]第五步，精车加工时采用机床在线测量功能进行零件尺寸测量，编制程序时首先车加工0.3?0.5mm零件材料，利用机床在线测量功能测量实际加工值，根据程序设定值由数控机床自动计算刀补偏差值输入机床刀具磨耗值中，对刀具偏差进行自动补偿，按照程序执行下一层的0.3?0.5mm材料切削，完成零件最终尺寸加工。
[0013]所述的粗车前端和粗车后端,粗加工后零件表面均勻留Imm?2mm余量。
[0014]所述的零件粗加工后，用真空炉进行消除应力热处理，去除零件粗加工残余应力。
[0015]本发明的优点:
[0016]本发明所述的航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，加工出的零件几何尺寸和表面质量满足设计要求，由于采用高压冷却刀具，车加工刀片耐用度与传统冷却相比提高50%以上，单台减少刀具消耗降低，由于零件表面质量满足设计要求，单台减少零件后续抛光工作量，节约工时费用，并为加工同类结构零件奠定了基础。
【附图说明】
[0017]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
[0018]图1为零件结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
[0020]本实施例所述的本发明提供了一种航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，其特征在于:所述的航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，具体步骤如下:
[0021]第一步，采用具有40bar冷却水压力的数控立式车床加工零件。
[0022]第二步，零件粗加工时针对零件深腔结构使用压力为40bar的高压冷却水的内冷车刀进行加工，加工过程中能够将切屑打断变成碎屑，可以提高加工效率、提高刀具耐用度、降低刀具成本和保证表面质量。
[0023]第三步，主要加工路线为:粗车前端一粗车后端一真空消除应力热处理一精车前端型面一精车后端型面，粗加工和精加工均采用数控立式车床进行加工。
[0024]第四步，零件深腔精车加工时利用直径为4mm的球形刀片对零件型面进行分层加工，每层加工深度控制在0.3mm之间；
[0025]车加工切削速度VC = 40m/min,进给量F = 0.lmm/r,以控制零件的变形量，避免因切削力过大造成零件变形，同时球形刀片有利于提高零件表面质量和加工效率。
[0026]第五步，精车加工时采用机床在线测量功能进行零件尺寸测量，编制程序时首先车加工0.3mm零件材料，利用机床在线测量功能测量实际加工值，根据程序设定值由数控机床自动计算刀补偏差值输入机床刀具磨耗值中，对刀具偏差进行自动补偿，按照程序执行下一层的0.3mm材料切削，完成零件最终尺寸加工。
[0027]所述的粗车前端和粗车后端，粗加工后零件表面均匀留Imm余量。
[0028]所述的零件粗加工后，用真空炉进行消除应力热处理，去除零件粗加工残余应力。
[0029]实施例2
[0030]本实施例所述的本发明提供了一种航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，其特征在于:所述的航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，具体步骤如下:
[0031]第一步，采用具有60bar冷却水压力的数控立式车床加工零件。
[0032]第二步，零件粗加工时针对零件深腔结构使用压力为60bar的高压冷却水的内冷车刀进行加工，加工过程中能够将切屑打断变成碎屑，可以提高加工效率、提高刀具耐用度、降低刀具成本和保证表面质量。
[0033]第三步，主要加工路线为:粗车前端一粗车后端一真空消除应力热处理一精车前端型面一精车后端型面，粗加工和精加工均采用数控立式车床进行加工。
[0034]第四步，零件深腔精车加工时利用直径为5mm的球形刀片对零件型面进行分层加工，每层加工深度控制在0.4mm之间；
[0035]车加工切削速度VC = 50m/min,进给量F = 0.12mm/r,以控制零件的变形量，避免因切削力过大造成零件变形，同时球形刀片有利于提高零件表面质量和加工效率。
[0036]第五步，精车加工时采用机床在线测量功能进行零件尺寸测量，编制程序时首先车加工0.4mm零件材料，利用机床在线测量功能测量实际加工值，根据程序设定值由数控机床自动计算刀补偏差值输入机床刀具磨耗值中，对刀具偏差进行自动补偿，按照程序执行下一层的0.4mm材料切削，完成零件最终尺寸加工。
[0037]所述的粗车前端和粗车后端，粗加工后零件表面均匀留1.5mm余量。
[0038]所述的零件粗加工后，用真空炉进行消除应力热处理，去除零件粗加工残余应力。
[0039]实施例3
[0040]本实施例提供了一种航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，其特征在于:所述的航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，具体步骤如下:
[0041]第一步，采用具有90bar冷却水压力的数控立式车床加工零件。
[0042]第二步，零件粗加工时针对零件深腔结构使用压力为90bar的高压冷却水的内冷车刀进行加工，加工过程中能够将切屑打断变成碎屑，可以提高加工效率、提高刀具耐用度、降低刀具成本和保证表面质量。
[0043]第三步，主要加工路线为:粗车前端一粗车后端一真空消除应力热处理一精车前端型面一精车后端型面，粗加工和精加工均采用数控立式车床进行加工。
[0044]第四步，零件深腔精车加工时利用直径为6mm的球形刀片对零件型面进行分层加工，每层加工深度控制在0.5mm ；
[0045]车加工切削速度VC = 60m/min,进给量F = 0.15mm/r,以控制零件的变形量，避免因切削力过大造成零件变形，同时球形刀片有利于提高零件表面质量和加工效率。
[0046]第五步，精车加工时采用机床在线测量功能进行零件尺寸测量，编制程序时首先车加工0.5mm零件材料，利用机床在线测量功能测量实际加工值，根据程序设定值由数控机床自动计算刀补偏差值输入机床刀具磨耗值中，对刀具偏差进行自动补偿，按照程序执行下一层的0.5mm材料切削，完成零件最终尺寸加工。
[0047]所述的粗车前端和粗车后端，粗加工后零件表面均匀留2mm余量。
[0048]所述的零件粗加工后，用真空炉进行消除应力热处理，去除零件粗加工残余应力。
【主权项】
1.一种航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，其特征在于:所述的航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，具体步骤如下: 第一步，采用具有40-90bar冷却水压力的数控立式车床加工零件； 第二步，零件粗加工时针对零件深腔结构使用压力为40-90bar的高压冷却水的内冷车刀进行加工，加工过程中能够将切屑打断变成碎屑； 第三步，主要加工路线为:粗车前端一粗车后端一真空消除应力热处理一精车前端型面一精车后端型面，粗加工和精加工均采用数控立式车床进行加工； 第四步，零件深腔精车加工时利用直径为4-6mm的球形刀片对零件型面进行分层加工，每层加工深度控制在0.3-0.5mm之间； 车加工切削速度VC = 40-60m/min，进给量F = 0.1-0.15mm/r,以控制零件的变形量，避免因切削力过大造成零件变形，同时球形刀片有利于提高零件表面质量和加工效率；第五步，精车加工时采用机床在线测量功能进行零件尺寸测量，编制程序时首先车加工0.3?0.5mm零件材料，利用机床在线测量功能测量实际加工值，根据程序设定值由数控机床自动计算刀补偏差值输入机床刀具磨耗值中，对刀具偏差进行自动补偿，按照程序执行下一层的0.3?0.5mm材料切削，完成零件最终尺寸加工。2.按照权利要求1所述的航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，其特征在于:所述的粗车前端和粗车后端，粗加工后零件表面均匀留Imm?2mm余量。3.按照权利要求1所述的航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，其特征在于:所述的零件粗加工后，用真空炉进行消除应力热处理，去除零件粗加工残余应力。
【专利摘要】一种航空发动机盘类零件大深腔结构的数控车削方法，具体步骤如下：采用具有40-90bar冷却水压力的数控立式车床加工零件；零件粗加工时针对零件深腔结构使用压力为40-90bar的高压冷却水的内冷车刀进行加工，加工过程中能够将切屑打断变成碎屑；主要加工路线为：粗车前端→粗车后端→真空消除应力热处理→精车前端型面→精车后端型面，粗加工和精加工均采用数控立式车床进行加工。本发明的优点：加工出的零件几何尺寸和表面质量满足设计要求，由于采用高压冷却刀具，车加工刀片耐用度与传统冷却相比提高50％以上，单台减少刀具消耗降低，由于零件表面质量满足设计要求，节约工时费用。
【IPC分类】B23B1/00
【公开号】CN105562717
【申请号】CN201410538049
【发明人】韩德印, 张莹, 王辛牧, 赵明, 杨楠
【申请人】沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2014年10月13日