CN115815992A - 一种航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴转子加工技术领域，具体涉及一种航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，包括步骤一、备料、合金锻件毛坯；步骤二、毛坯粗车整体轮廓：使用普通车床粗车轴转子轮廓，具体包括车端面、车轴转子长轴端外圆、车长轴端台阶轴外圆，掉头车另一侧端面，车轴转子短轴外圆兼顾总长；步骤三、半精车整体轮廓，钻轴转子的顶尖孔：车轴转子的两端面以保证总长，钻轴转子的两端的顶尖孔，车轴转子长轴端台阶轴外圆，车轴转子轮盘外圆，车轴转子轮盘台阶，车轴转子短轴外圆；步骤五、电火花切槽，利用电火花切割机，预先按要求加工好电极，能加工细长杆结构和叶片间隙小的轴转子，叶片形状和位置公差都有保障，叶片表面没有振纹，产品废品率降低。

Description

一种航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法

技术领域

本发明涉及轴转子加工技术领域，具体涉及一种航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法。

背景技术

目前，国内航空涡轮发动机各关键零件材质各异、形状和加工精度各不相同，这就决定了其加工工艺方法千差万别。轴转子是航空涡轮发动机涡轮泵的主要传动零件，它的材料采用高温合金II类锻件，工作最高转速50000r/min，属于细长杆结构，长径比达到18:1，其上分布30个叶片，叶片间隙小，叶片表面粗糙度达到Ra0.8，在高转速时动平衡要求高。因其细长杆结构和叶片间间隙较小，导致加工过程中，工装夹具对工件支撑强度减弱，再加上高温合金锻件本身硬度大对加工刀具的要求较高，加工过程中让刀现象严重，叶片加工尺寸不稳定，叶片表面也容易形成振纹，影响加工质量。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的轴转子加工过程中让刀现象严重，叶片加工尺寸不稳定，叶片表面也容易形成振纹，影响加工质量的问题，从而提供一种航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，包括以下步骤：步骤一、备料、合金锻件毛坯；步骤二、毛坯粗车整体轮廓：使用普通车床粗车轴转子轮廓，具体包括车端面、车轴转子长轴端外圆、车长轴端台阶轴外圆，掉头车另一侧端面，车轴转子短轴外圆兼顾总长；步骤三、半精车整体轮廓，钻轴转子的顶尖孔：车轴转子的两端面以保证总长，钻轴转子的两端的顶尖孔，车轴转子长轴端台阶轴外圆，车轴转子轮盘外圆，车轴转子轮盘台阶，车轴转子短轴外圆；步骤四、刻顺序号，在固定处刻流转顺序号，以便检验记录一一对应；步骤五、电火花切槽，利用电火花切割机，预先按要求加工好电极，利用辅助找正工装找正，并在轴转子轮盘外圆上切30个槽，并形成叶片；步骤六、粗精铣叶片的叶型，利用五轴数控加工中心粗精铣轴转子上的叶片直至合格，加工前利用辅助找正工装找正，具体步骤为：A、试切，试切时在叶片端面试切一个叶片截面轮廓形状深0.2mm的验证步骤；B粗铣壁，C、半精铣内背弧，D、精铣内背弧，E、精铣壁，F、扫底；步骤七、钳修，去除毛刺，钳修叶型，抛光表面；步骤八、粗磨轴转子轮盘外圆；步骤九、精车轴转子轮盘两侧轴外圆轮廓；步骤十、粗磨关键部位，双顶尖孔定位；步骤十一、数控铣轴转子长轴端键槽；步骤十二、磨轴转子长轴端螺纹；步骤十三、精磨轴转子长轴端、短轴端和轮盘外圆尺寸；步骤十四、车序，修直径16mm的圆与轴转子轮盘过渡圆弧，并抛光直径16mm的圆表面，与轴转子轮盘过渡圆弧，表面粗糙度为Ra0.1；步骤十五、用激光法刻印标记，批次号-产品序号；步骤十六、线切割切断轴转子长轴端面工艺头部分，保证尺寸合格；步骤十七、车轴转子长轴端锥面，注意保护已加工表面；步骤十八、线切割轴转子短轴端，找正方向，割扁，保证尺寸；步骤十九、钳修，锐边倒钝；步骤二十、荧光检查，对轴转子做荧光检验，表面不允许有裂纹；步骤二十一、最终检查，按图纸检验所有尺寸并检验外观质量；步骤二十二、检查合格后入库。

进一步地，步骤六中：半精铣内背弧和精铣内背弧的刀具，是根据30个叶片的分布情况，采用直径为2.4mm的锥球铣刀。

进一步地，锥球铣刀的锥度为4°。

进一步地，步骤三、半精车整体轮廓，钻顶尖孔，轴转子两端均钻顶尖孔，轴转子一端保留，另一端为工艺顶尖孔，；其中，工艺顶尖孔在步骤十六中被切掉。

进一步地，步骤五和步骤六的辅助找正工装为统一工装，在步骤五之前将辅助找正工装和轴转子组装好，在步骤六完成并检验合格后，将辅助找正工装拆下来。

进一步地，步骤十三精磨轴转子长轴端、短轴端、以及轮盘外圆尺寸时，车间加工现场温度20±2℃，减少机床非正常间隙，增加机床刚性，经常磨砂轮，保持砂轮锋利，测量时注意不要划伤工件表面，加工完成后工件放入专用周转箱内。

进一步地，步骤七中，抛光表面的粗糙度为Ra1.6。

进一步地，步骤十八中，线切割轴转子短轴端，找正轴转子轴线与线切割方向平行，割扁，以保证尺寸。

进一步地，步骤十九中，锐边磨圆的圆角为R0.2～R0.3。

进一步地，每序加工完成后都有相对应的工件检验工序。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，包括以下步骤：步骤一、备料、合金锻件毛坯；步骤二、毛坯粗车整体轮廓：使用普通车床粗车轴转子轮廓，具体包括车端面、车轴转子长轴端外圆、车长轴端台阶轴外圆，掉头车另一侧端面，车轴转子短轴外圆兼顾总长；步骤三、半精车整体轮廓，钻轴转子的顶尖孔：车轴转子的两端面以保证总长，钻轴转子的两端的顶尖孔，车轴转子长轴端台阶轴外圆，车轴转子轮盘外圆，车轴转子轮盘台阶，车轴转子短轴外圆；步骤四、刻顺序号，在固定处刻流转顺序号，以便检验记录一一对应；步骤五、电火花切槽，利用电火花切割机，预先按要求加工好电极，利用辅助找正工装找正，并在轴转子轮盘外圆上切30个槽，并形成叶片；步骤六、粗精铣叶片的叶型，利用五轴数控加工中心粗精铣轴转子上的叶片直至合格，加工前利用辅助找正工装找正，具体步骤为：A、试切，试切时在叶片端面试切一个叶片截面轮廓形状深0.2mm的验证步骤；B粗铣壁，C、半精铣内背弧，D、精铣内背弧，E、精铣壁，F、扫底；步骤七、钳修，去除毛刺，钳修叶型，抛光表面；步骤八、粗磨轴转子轮盘外圆；步骤九、精车轴转子轮盘两侧轴外圆轮廓；步骤十、粗磨关键部位，双顶尖孔定位；步骤十一、数控铣轴转子长轴端键槽；步骤十二、磨轴转子长轴端螺纹；步骤十三、精磨轴转子长轴端、短轴端和轮盘外圆尺寸；步骤十四、车序，修直径16mm的圆与轴转子轮盘过渡圆弧，并抛光直径16mm的圆表面，与轴转子轮盘过渡圆弧，表面粗糙度为Ra0.1；步骤十五、用激光法刻印标记，批次号-产品序号；步骤十六、线切割切断轴转子长轴端面工艺头部分，保证尺寸合格；步骤十七、车轴转子长轴端锥面，注意保护已加工表面；步骤十八、线切割轴转子短轴端，找正方向，割扁，保证尺寸；步骤十九、钳修，锐边倒钝；步骤二十、荧光检查，对轴转子做荧光检验，表面不允许有裂纹；步骤二十一、最终检查，按图纸检验所有尺寸并检验外观质量；步骤二十二、检查合格后入库。

该航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，通过在在叶片端面试切一个叶片截面轮廓形状深0.2mm的槽的验证步骤，增加该步骤，是因为实际加工时，经常出现叶片加工完成后，叶片的叶型缺损产生废件的情况。在试切完成后，观察切削的轮廓在端面叶型中的位置，理想位置应居正中，偏离过大，则通过将旋转轴零偏旋转一定的角度来修正，防止由此造成的废件现象发生，也使得轴转子叶片加工时四周的余量均匀，减少让刀现象，使得加工后叶型均匀并保证尺寸精度和叶片轮廓度达到技术要求，采取此措施大大的降低了废品率，由于叶盘轮廓留有工艺余量试切时切削掉的部分最终会被去掉不影响质量；步骤六中，C半精铣内背弧和D精铣内背弧的刀具选择，是根据30个叶片的分布情况，既要保证加工精度要求又要考虑到叶片间相互位置关系。因此，经过上述步骤，使得该航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法能加工细长杆结构和叶片间隙小的轴转子，叶片形状和位置公差都有保障，叶片表面没有振纹，产品废品率大大降低。

提供发明内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法的流程图。

图2为半精车后轴转子的轮廓示意图；

图3为电火花加工和数控粗精铣叶型用的辅助找正工装的结构示意图；

图4为采用本发明提供的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法的轴转子结构示意图；

图5为采用本发明提供的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法的轴转子主视图。

附图标记说明：

1、轴转子长轴端；2、台阶；3、车轮盘；4、轴转子短轴端；5、叶片。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本公开的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本公开的不同结构。为了简化本公开的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本公开。此外，本公开可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本公开提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本公开的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本公开，并不用于限定本公开。

请参阅图1至图5所示，本发明提供了一种航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，包括以下步骤：步骤一、备料、合金锻件毛坯；步骤二、毛坯粗车整体轮廓：使用普通车床粗车轴转子轮廓，具体包括车端面、车轴转子长轴端1外圆、车长轴端台阶2轴外圆，掉头车另一侧端面，车轴转子短轴外圆兼顾总长；步骤三、半精车整体轮廓，钻轴转子的顶尖孔：车轴转子的两端面以保证总长，钻轴转子的两端的顶尖孔，车轴转子长轴端台阶2轴外圆，车轴转子轮盘外圆，车轴转子轮盘台阶2，车轴转子短轴外圆；步骤四、刻顺序号，在固定处刻流转顺序号，以便检验记录一一对应；步骤五、电火花切槽，利用电火花切割机，预先按要求加工好电极，利用辅助找正工装找正，并在轴转子轮盘外圆上切30个槽，并形成叶片5；步骤六、粗精铣叶片5的叶型，利用五轴数控加工中心粗精铣轴转子上的叶片5直至合格，加工前利用辅助找正工装找正，具体步骤为：A、试切，试切时在叶片5端面试切一个叶片5截面轮廓形状深0.2mm的验证步骤；B粗铣壁，C、半精铣内背弧，D、精铣内背弧，E、精铣壁，F、扫底；步骤七、钳修，去除毛刺，钳修叶型，抛光表面；步骤八、粗磨轴转子轮盘外圆；步骤九、精车轴转子轮盘两侧轴外圆轮廓；步骤十、粗磨关键部位，双顶尖孔定位；步骤十一、数控铣轴转子长轴端1键槽；步骤十二、磨轴转子长轴端1螺纹；步骤十三、精磨轴转子长轴端1、短轴端和轮盘外圆尺寸；步骤十四、车序，修直径16mm的圆与轴转子轮盘过渡圆弧，并抛光直径16mm的圆表面，与轴转子轮盘过渡圆弧，表面粗糙度为Ra0.1；步骤十五、用激光法刻印标记，批次号-产品序号；步骤十六、线切割切断轴转子长轴端1面工艺头部分，保证尺寸合格；步骤十七、车轴转子长轴端1锥面，注意保护已加工表面；步骤十八、线切割轴转子短轴端4，找正方向，割扁，保证尺寸；步骤十九、钳修，锐边倒钝；步骤二十、荧光检查，对轴转子做荧光检验，表面不允许有裂纹；步骤二十一、最终检查，按图纸检验所有尺寸并检验外观质量；步骤二十二、检查合格后入库。

该航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，通过在在叶片5端面试切一个叶片5截面轮廓形状深0.2mm的槽的验证步骤，增加该步骤，是因为实际加工时，经常出现叶片5加工完成后，叶片5的叶型缺损产生废件的情况。在试切完成后，观察切削的轮廓在端面叶型中的位置，理想位置应居正中，偏离过大，则通过将旋转轴零偏旋转一定的角度来修正，防止由此造成的废件现象发生，也使得轴转子叶片5加工时四周的余量均匀，减少让刀现象，使得加工后叶型均匀并保证尺寸精度和叶片5轮廓度达到技术要求，采取此措施大大的降低了废品率，由于叶盘轮廓留有工艺余量试切时切削掉的部分最终会被去掉不影响质量；步骤六中，C半精铣内背弧和D精铣内背弧的刀具选择，是根据30个叶片5的分布情况，既要保证加工精度要求又要考虑到叶片5间相互位置关系。因此，经过上述步骤，使得该航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法能加工细长杆结构和叶片5间隙小的轴转子，叶片5形状和位置公差都有保障，叶片5表面没有振纹，产品废品率大大降低。

本加工方法加工出的轴转子，叶片5周向均布均匀，分布误差不大于±10′。利用本加工方法加工的离心叶轮的叶型偏差不大于±0.05mm；叶片5表面粗糙度为Ra1.6。本加工方法能够达到极高的零件动平衡及尺寸精度与形位公差要求。

具体的，在步骤六中：半精铣内背弧和精铣内背弧的刀具，是根据30个叶片5的分布情况，采用直径为2.4mm的锥球铣刀、锥度为4°。该设置方式可以最大限度的增加了刀具的强度，也最大限度的避免了让刀现象、折刀现象和叶片5表面振纹的产生，使得叶片5尺寸精度更有保障。

在一些可选的实施例中，步骤三中半精车整体轮廓，钻顶尖孔，轴转子两端均钻顶尖孔，轴转子一端保留，另一端为工艺顶尖孔，；其中，工艺顶尖孔在步骤十六中被切掉。

在一些可选的实施例中，步骤五和步骤六的辅助找正工装为统一工装，在步骤五之前将辅助找正工装和轴转子组装好，在步骤六完成并检验合格后，将辅助找正工装拆下来，根据辅助找正工装找正，保证切出的槽和找正工装的相对位置的一致性，切30个槽。

在一些可选的实施例中，步骤十三精磨轴转子长轴端1、短轴端、以及轮盘外圆尺寸时，双顶尖孔定位，首件试切选择合适砂轮，严格按照加工工艺顺序加工，车间加工现场温度20±2℃，减少机床非正常间隙，增加机床刚性，经常磨砂轮，保持砂轮锋利，测量时注意不要划伤工件表面，加工完成后工件放入专用周转箱内。

其中，步骤七中，抛光表面的粗糙度为Ra1.6。

在一些可选的实施例中，步骤十七中，车轴转子长轴端1锥面，钻螺纹，短轴端顶尖定位，长轴端软爪夹外圆，注意保护已加工表面。

步骤十八中，线切割轴转子短轴端4，找正轴转子轴线与线切割方向平行，割扁，以保证尺寸。

步骤十九中，锐边磨圆的圆角为R0.2～R0.3。

以上每一序加工完成后，都有相对应的工件检验工序，关键部位关键尺寸用三坐标机测量，重点工序需100％检验。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、备料、合金锻件毛坯；

步骤二、毛坯粗车整体轮廓：使用普通车床粗车轴转子轮廓，具体包括车端面、车轴转子长轴端(1)外圆、车长轴端台阶(2)轴外圆，掉头车另一侧端面，车轴转子短轴外圆兼顾总长；

步骤三、半精车整体轮廓，钻轴转子的顶尖孔：车轴转子的两端面以保证总长，钻轴转子的两端的顶尖孔，车轴转子长轴端台阶(2)轴外圆，车轴转子轮盘外圆，车轴转子轮盘台阶(2)，车轴转子短轴外圆；

步骤四、刻顺序号，在固定处刻流转顺序号，以便检验记录一一对应；

步骤五、电火花切槽，利用电火花切割机，预先按要求加工好电极，利用辅助找正工装找正，并在轴转子轮盘外圆上切30个槽，并形成叶片(5)；

步骤六、粗精铣叶片(5)的叶型，利用五轴数控加工中心粗精铣轴转子上的叶片(5)直至合格，加工前利用辅助找正工装找正，具体步骤为：

A、试切，试切时在叶片(5)端面试切一个叶片(5)截面轮廓形状深0.2mm的验证步骤；

B粗铣壁，C、半精铣内背弧，D、精铣内背弧，E、精铣壁，F、扫底；

步骤七、钳修，去除毛刺，钳修叶型，抛光表面；

步骤八、粗磨轴转子轮盘外圆；

步骤九、精车轴转子轮盘两侧轴外圆轮廓；

步骤十、粗磨关键部位，双顶尖孔定位；

步骤十一、数控铣轴转子长轴端(1)键槽；

步骤十二、磨轴转子长轴端(1)螺纹；

步骤十三、精磨轴转子长轴端(1)、短轴端和轮盘外圆尺寸；

步骤十四、车序，修直径16mm的圆与轴转子轮盘过渡圆弧，并抛光直径16mm的圆表面，与轴转子轮盘过渡圆弧，表面粗糙度为Ra0.1；

步骤十五、用激光法刻印标记，批次号-产品序号；

步骤十六、线切割切断轴转子长轴端(1)面工艺头部分，保证尺寸合格；

步骤十七、车轴转子长轴端(1)锥面，注意保护已加工表面；

步骤十八、线切割轴转子短轴端(4)，找正方向，割扁，保证尺寸；

步骤十九、钳修，锐边倒钝；

步骤二十、荧光检查，对轴转子做荧光检验，表面不允许有裂纹；

步骤二十一、最终检查，按图纸检验所有尺寸并检验外观质量；

步骤二十二、检查合格后入库。

2.根据权利要求1所述的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于：步骤六中：半精铣内背弧和精铣内背弧的刀具，是根据30个叶片(5)的分布情况，采用直径为2.4mm的锥球铣刀。

3.根据权利要求2所述的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于：锥球铣刀的锥度为4°。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于：步骤三、半精车整体轮廓，钻顶尖孔，轴转子两端均钻顶尖孔，轴转子一端保留，另一端为工艺顶尖孔，；其中，工艺顶尖孔在步骤十六中被切掉。

5.根据权利要求4所述的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于：步骤五和步骤六的辅助找正工装为统一工装，在步骤五之前将辅助找正工装和轴转子组装好，在步骤六完成并检验合格后，将辅助找正工装拆下来。

6.根据权利要求5所述的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于：步骤十三精磨轴转子长轴端(1)、短轴端、以及轮盘外圆尺寸时，车间加工现场温度20±2℃，减少机床非正常间隙，增加机床刚性，经常磨砂轮，保持砂轮锋利，测量时注意不要划伤工件表面，加工完成后工件放入专用周转箱内。

7.根据权利要求6所述的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于：步骤七中，抛光表面的粗糙度为Ra1.6。

8.根据权利要求6所述的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于：步骤十八中，线切割轴转子短轴端(4)，找正轴转子轴线与线切割方向平行，割扁，以保证尺寸。

9.根据权利要求5-8中任一项所述的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于：步骤十九中，锐边磨圆的圆角为R0.2～R0.3。

10.根据权利要求9所述的航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法，其特征在于：每序加工完成后都有相对应的工件检验工序。

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