专利名称：液力偶合器涡轮叶片型腔加工方法
技术领域：
本发明属于一种液力偶合器涡轮叶片型腔的制造方法。
目前，液力偶合器涡轮叶片型腔的制造方法都是采用精密铸造后加工再打光修整叶片型腔槽或铸、锻后加工再进行电化学加工叶片型腔槽，这种制造方法加工成形后的涡轮叶片易产生铸造应力或电化学应力，使叶片表面及根部产生的裂纹、砂眼、气孔，很难清除和修补，即使修补好，也可能造成产品的可靠性下降，产生潜在的危险。通过分析只有采用锻件毛坯，经过粗加工(机械加工)后进行调质处理，工序中进行热处理，这样加工后，可避免上述不足，试验后的试件不产生裂纹，其机械性能也达到设计要求。在现有加工方法中还没有与本发明相同的。
本发明的目的是解决锅炉给水泵的配套产品液力偶合器涡轮叶片型腔的难加工问题。
本发明的目的是这样实现的液力偶合器涡轮叶片型腔σb槽如图1、图2、图3所示，其材质为30CrMoSiNi2A，抗拉强度σb≥150kg/mm2，延伸率δs＝9%，断面收缩率ψ＝40%，冲击值αk≥6kg·m/cm2。毛坯为锻件，调质处理后HB≤225，加工工序进行热处理，消除内应力。型腔加工前工件重约为80kg，液力偶合器涡轮叶片型腔槽有48个。加工部位是叶片型腔槽如图1、图2、图3所示。型腔槽由直线段23.5、圆弧线段(曲线)R48及圆弧线段(曲线)R74相切组合而成。因此，必须采用合成运动的加工方法才能完成这一加工过程。采用普通铣床加工型腔槽难度很大，不易达到设计要求。如果采用数控铣床完成这一合成运动是有希望的。我厂现有数控铣床，工作台直径为φ500mm，工作台的外圆距离机床的垂直导轨面为100mm，工作台安装工件及夹具体的最大外径尺寸不得超过φ700mm，该铣床的X、Y、Z轴方向行程均为400mm，是从中心向左200mm，向右200mm，工作台转角为360°，在工件中心与工作台中心重合装夹时，这样使工件的加工部位超出了机床刀具的最大行程，工件不能全加工，必须要改变机床主轴中心与工作台中心的相对位置，才能使工件的型腔加工部位处在刀具的加工范围之内(在走刀行程之内)，采用机床主轴中心偏移工作台中心的一段距离来完成型腔槽的加工，其偏移距离为38-115mm。加工涡轮型腔槽表面由一直线段23.5与两条曲线R48及R74相连组合而成，直线段与曲线R48之间，曲线R48与曲线R74之间都是相切连接，槽底部为圆角R3，槽的最大宽度为25.36mm，最小宽度为10.28mm，型腔槽长为111mm，型腔槽最深处为71.5mm，如果采用三面刃圆盘铣刀加工时必然要前后干涉，不能完成型腔的加工。因此必须选用圆柱形直柄铣刀来加工，刀具的最大外径应近似于型腔最小宽度10.28mm，取φ刀＝φ10，铣刀切削端部为球形圆角切削刃，刀具的切削长度大于71.5mm，实取75mm长，刀具材料为W18Cr4V，刃部表面经过特殊涂层处理，具有良好的刚性和耐磨性。
涡轮叶片型腔槽有48个，每种槽的尺寸完全相同，沿着工件径向方向由中心向外呈放射扇形，加工型腔槽时，不可能通过一次走刀来完成全部的加工任务，实际上，整个加工分为先粗铣，后精铣达到图纸要求的。粗铣时，为降低刀具在加工中的冲击载荷，改善工作状况，刀具加工采用分层加工的方法。每层刀加工的轨迹应为型腔槽表面(直线段、曲线R48及曲线R74连成圆弧的加工表面)，而不是阶梯形状。
现把试验的型腔槽加工工艺专用程序设计如下由于本次试验加工备用刀具所限，工件的试加工时，选用的切削用量每次每层切削深度t＝2，每层走3刀，进给量S＝200毫米/分钟，主轴转速n＝630转/分钟。
工艺专用程序设计NO、GO、XO、YO、Z10注刀具快速移动到距工件加工表面高度为10，座标点X、Y均处在0位置，该点设在型腔槽直线段23.5之上。
N2N＊1注刀具位置及工艺参数程序块。
N3N＊2注刀具从直线段起开始加工R48曲线的程序块N4N＊3注刀具加工R48后开始加工R74曲线的程序块N5G-3.75Y7.5注工作台转角，加工一侧。
N6N＊4注刀具从R74上方开始由右向左加工R74的程序块。
N7N＊5注刀具加工R74后开始加工R48及23.5的程序块。
N8N＊6注刀具完成曲线加工后的程序块。
N9G3.75Y-7.5注工作台转角，加工另一侧面。
N10L1N2N4注重复程序N2到N4。
N11N＊6注刀具回到起始位置，完成一个槽一层的加工(每槽为三刀)。
N12G7.5XOYO注工作台转角，准备加工第二个槽N13L1N2N4注重复程序N2到N4，加工第二个槽的中间部分。
N14θ3.75Y7.5注工作台转角加工一侧面。
N15L4N6N8注重复程序N6到N8，加工第二个槽一侧面。
N16C11.25Y-7.5注工作台转角，加工另一侧面。
N17L1N2N4注重复程序N2到N4加工第二个槽的另一侧面，第二个槽加工完毕。
N18Z10XOYOGO注刀具回到初始位置。
以上程序为加工两个型腔槽一层的程序设计，按上述程序设计后，可完成该涡轮上48个型腔槽一层加工，重复进行加工第二层、第三层……一直加工到71.5mm深处，涡轮的型腔槽内出现两条明显的凸峰，凸峰在设计上是不允许存在的，必需加工掉此凸峰。我们是这样实现的，在程序设计的转角为±3.75°。取3.75°的一半为1.875°，即±1.875°作为工作台转角，采用上述程序设计来加工型腔槽内的两条凸峰，加工到71.5mm深时，槽内的两条明显凸峰不见了，又出现了4条小凸峰，采用上述方法再将1.875°分一半为0.9375°，做为工作台转角，再按上述程序设计进行凸峰的加工，一直进行将出现凸峰完全加工掉，在型腔槽底表面成光滑表面，再进行型腔槽的精铣修整达到设计要求。
本发明与现有技术相比有如下优点1、用本发明的加工方法，可避免涡轮叶片产生铸造应力或电化学应力，叶片表面及根部不产生裂纹、砂眼、气孔，其机械性能可达到设计要求。
2、用本发明的加工方法，加工后涡轮型腔槽表面光滑可达到设计要求。
3、用本发明的加工方法，适合于加工各种型号尺寸不同的涡轮型腔槽，不需外厂协作，投产快，转产快，生产周期短，仅为10天左右，产品质量稳定，废品率极低，加工成本比电加工成本低。在实际应用中的产品的可靠性大大提高了。
图1为OY55液力偶合器的涡轮型腔槽的示意图。
图2为OY55液力偶合器的涡轮型腔槽的上视图。
图3为OY55液力偶合器的涡轮型腔槽的A-A剖视图。
权利要求
1.一种液力偶合器涡轮叶片型腔加工方法，用精密铸造或电化学方法制造涡轮叶片型腔时，易产生铸造应力或电化学应力，叶片表面及根部产生裂纹，砂眼或气泡，很难清除和修补，即使修补，也可能造成产品的可靠性下降，产生潜在的危险。用锻件热处理后冷加工，可避免上述不足，由于涡轮上有48个相同叶片型腔，沿径向向外呈放射扇形槽，槽的底表面由直线段与曲线连接，曲线与曲线连接，并相互相切，用铣床加工难度很大，不易达到设计要求，采用该加工方法，其特征是在于A用数控铣床加工涡轮叶片型腔槽时加工部位超出X轴或Y轴的最大行程，涡轮叶片型腔槽不能全加工，采取改变机床主轴中心与工作台中心的相对位置，使刀具处在型腔槽加工部位范围之内，其偏移距离为38-115mm。B加工程序设计N1GOXOYOZ1O注刀具快速移动到距工件加工表面高度为10，座标点X、Y均为O处，该点设在型腔槽直线段23.5之上。N2N＊1注刀具位置及工艺参数程序块；N3N＊2注刀具从直线段起开始加工R48曲线的程序块；N4N＊3注刀具加工R48后开始加工R74曲线的程序块；N5N＊G-3.75Y7.5注工作台转角，加工一侧；N6N＊4注刀具从R74上方开始由右向左加工R74的程序块；N7N＊5注刀具加工R74后开始加工R48及23.5的程序块；N8N＊6注刀具完成曲线加工后的程序块；N9G3.75Y-7.5注工作台转角，加工另一侧面；N10L1N2N4注重复程序N2到N4；N11N＊6注刀具回到起始位置，完成一个槽一层的加工(每槽为三刀)；N12G7.5XO、YO注工作台转角，准备加工第二个槽；N13L1N2N4注重复程序N2到N4，加工第二个槽的中间部分；N14G3.75Y7.5注工作台转角，加工一侧面；N15L4N6N8注重复程序N6到N8，加工第二个槽一侧面；N16G11.25Y-7.5注工作台转角，加工另一侧面；N17L1N2N4注重复程序N2到N4加工第二个槽的另一侧面，第二个槽加工完毕。N18Z10XOYOGO注刀具回到初始位置；以上程序为加工两个型腔槽一层的程序设计，按上述程序设计进行后，可完成该涡轮的48个型腔槽一层加工，重复进行加工第二层，第三层……一直加工到71.5mm深。C加工型腔槽到71.5mm深后，槽内出现两条明显的凸峰，凸峰的消除是采用改变转角大小和程序设计结合起来，相互配合下一起消除凸峰，达到型腔槽内表面光滑。
全文摘要
本发明公开了一种液力偶合器涡轮叶片型腔加工方法，它能避免精密铸造或电化学方法制造涡轮叶片型腔时，产生铸造应力或电化学应力，叶片表面及根部产生裂纹、砂眼或气泡，很难消除和修补等上述缺点。该方法是采用锻件热处理后冷加工，是在数控铣床上粗、精铣削加工，完成液力偶合器涡轮叶片型腔的加工的。加工质量稳定，废品率极低。
文档编号B23C3/00GK1105919SQ9411004
公开日1995年8月2日 申请日期1994年1月29日 优先权日1994年1月29日
发明者余力, 宋喜禄, 徐爱华 申请人:辽宁省沈阳水泵厂机械密封分厂