一种涡轮盘榫槽加工方法技术

一种涡轮盘榫槽加工方法，步骤S1：利用涡轮盘的内孔，采用轴向压紧的方式装夹涡轮盘工件；步骤S2：采用线切割，在每个榫槽位置处加工出一条割线用于释放应力；步骤S3：线切割粗切榫槽轮廓，并留余量；步骤S4：采用多次线切割精切榫槽轮廓到尺寸，精切后重熔层厚度≤0.005mm；步骤S5：采用拉刀精加工榫槽，去除重熔层。本发明专利技术中利用涡轮盘的内孔采用轴向压紧的方式进行装夹工件，减小了装夹应力的产生，采取轴向夹紧消除变形对榫槽加工精度的影响。通过在每个榫槽上切割出割线，先对工件释放、消除了大部分应力，减小了后续的线切割工序应力的产生，避免工件变形。在线切割粗切之后安排多次线切割精切，减少重熔层厚度，最后采用拉削去除重熔层。拉削去除重熔层。拉削去除重熔层。

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮盘榫槽加工方法


[0001]本专利技术涉及航空发动机涡轮盘加工制造
，尤其涉及一种涡轮盘榫槽加工方法。

技术介绍

[0002]在发动机涡轮盘分体式涡轮转子中，盘与叶片通过榫槽与榫头配合连接。涡轮盘的材料必须具有较高的屈服强度、拉伸强度、良好的热稳定性等满足高温高压高速下工作的条件。高温合金是满足高推重比发动机最好的材料。盘上榫槽的尺寸公差、形位公差要求很高。随着涡轮盘材料性能的不断提高，传统加工工艺也越来越难以满足加工要求。目前涡轮盘榫槽主要采用拉削的方法靠成型刀加工型面来完成，一方面零件结构特点形状复杂，壁薄加工时极易产生变形，给切削带来很大的困难，榫槽的尺寸公差、形位公差要求高经常超差。另一方面由于拉刀形状复杂、刚性小、易损耗、设计难度高、刀具成本高等问题。在加工过程中均会产生残余应力，残余应力的存在会对零件有很大影响，由于不稳定的残余应力的存在，一旦受到外力的作用，零件就会在外力与残余应力的作用下产生局部塑性变形，重新分配截面内的应力，去除外力作用后，零件就会受到内部残余应力的作用出现变形，会严重影响加工质量。
[0003]线切割加工技术作为一种特种加工技术，在许多情况下是机械加工技术无法取代的。榫槽采用慢走丝线切割加工，除了装夹轴向力外，不会像机械加工方法一样受到刀具切削力的影响，零件产生的应力变形较小，可保证较好的加工精度与表面质量。慢走丝几乎可以加工任何硬度的导电材料，适用范围广。但是涡轮盘一周有几十个多则上百个榫槽，去除材料会引起零件内部应力的释放和重新分布，导致零件变形，对加工产生影响，另外，若线切割参数设置不合理的话，产生重熔层影响榫槽的精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种涡轮盘榫槽加工方法，旨在解决上述技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种涡轮盘榫槽加工方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：工件装夹：利用涡轮盘的内孔，采用轴向压紧的方式装夹涡轮盘工件；
[0007]步骤S2：采用线切割，在每个榫槽位置处加工出一条或多条割线用于释放应力；
[0008]步骤S3：线切割粗切榫槽轮廓，并留余量；
[0009]步骤S4：采用多次线切割精切榫槽轮廓到尺寸，精切后重熔层厚度≤0.005mm；
[0010]步骤S5：采用拉刀精加工榫槽，去除重熔层。
[0011]优选的，线切割粗切榫槽轮廓时，单边留余量0.5mm。
[0012]优选的，在步骤S2中，每个榫槽上的割线数量为1条，位于每个榫槽中心位置处，割线底端距榫槽底部距离为0.5mm。
[0013]优选的，在步骤S4中，线切割精切加工中，采用镀层电极丝，电极丝型芯材料为Brass CuZn37，电极丝直径为0.25mm，电极丝的拉强度为900N/mm2，电极丝的延伸率≤2％。
[0014]优选的，在步骤S4中，采用三次线切割精切榫槽轮廓，第一次精切单边留余量0.2～0.3mm；第二次精切单边留余量0.01～0.1mm；第三次精切到尺寸。
[0015]优选的，在步骤S4的伺服控制参数中，第一次精切的切割速度设置为10.5mm2/min；第二次精切的切割速度设置为11.5mm2/min；第三次精切的切割速度设置为22mm2/min。
[0016]优选的，在步骤S4的伺服控制参数中，第一次精切的单刀补偿量设置为155μm；第二次精切的单刀补偿量设置为132μm；第三次精切的单刀补偿量设置为131μm。
[0017]优选的，在步骤S4的伺服控制参数中，第一次精切的偏移量设置为219μm；第二次精切的偏移量设置为143μm；第三次精切的偏移量设置为131μm。
[0018]优选的，在步骤S4的伺服控制参数中：第一次精切的点火电压设置为80V，电流斜率设置为226V，峰值电流设置为5A；第三次精切的点火电压设置为120V，电流斜率设置为300V，峰值电流设置为4A；第三次精切的点火电压设置为120V，电流斜率设置为103V，峰值电流设置为2A。
[0019]优选的，在步骤S4的伺服控制参数中：第一次的粗糙度设置为Ra2.8；第二次精切的粗糙度设置为Ra1.8，第三次精切的粗糙度设置为Ra0.55。
[0020]由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果如下：
[0021]本专利技术中利用涡轮盘的内孔采用轴向压紧的方式进行装夹工件，减小了装夹应力的产生，采取轴向夹紧消除变形对榫槽加工精度的影响。通过在每个榫槽上切割出割线，先对工件释放、消除了大部分应力，减小了后续的线切割工序应力的产生，避免工件变形。在线切割粗切之后安排多次线切割精切，可以消除切削力、夹紧力产生的应力和零件本身的残余应力，使变形发生在最后拉削精加工之前，这样可以保证成品零件的尺寸精度和形位公差精度。在进行多次线切割精切榫槽轮廓时，通过选择合理的参数使得重熔层厚度≤0.005mm，由于大量的加工余量已被去除，只需一把精修拉刀将0.005mm的重熔层去除即可完成榫槽的加工，提供效率的同时可以降低加工成本。本专利技术中加工方式主要以线切割为主，加工过程中，电极丝与工件不直接接触，无宏观切削力。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
[0023]图1为涡轮盘榫槽位置分布示意图；
[0024]图2为本专利技术中在涡轮盘上每个榫槽位置处加工出割线的示意图；
[0025]图3为本专利技术中单个榫槽上线切割加工出来的割线示意图；
[0026]图4为本专利技术采用切一修三(粗切一次，精切加工三次)的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其
他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0029]如图1所示为涡轮盘榫槽位置分布示意图，多个榫槽均布在涡轮盘的圆周面上，涡轮盘的材质为FGH97高温合金。
[0030]结合图2至图4所示，一种涡轮盘榫槽加工方法，包括以下步骤：
[0031]步骤S1：工件装夹：利用涡轮盘的内孔，采用轴向压紧的方式装夹涡轮盘工件；
[0032]步骤S2：采用线切割，在每个榫槽位置处加工出一条或多条割线用于释放应力；具体的，如图2和图3所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涡轮盘榫槽加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：工件装夹：利用涡轮盘的内孔，采用轴向压紧的方式装夹涡轮盘工件；步骤S2：采用线切割，在每个榫槽位置处加工出一条或多条割线用于释放应力；步骤S3：线切割粗切榫槽轮廓，并留余量；步骤S4：采用多次线切割精切榫槽轮廓到尺寸，精切后重熔层厚度≤0.005mm；步骤S5：采用拉刀精加工榫槽，去除重熔层。2.如权利要求1所述的一种涡轮盘榫槽加工方法，其特征在于：在步骤S3中，线切割粗切榫槽轮廓时，单边留余量0.5mm。3.如权利要求1所述的一种涡轮盘榫槽加工方法，其特征在于：在步骤S2中，每个榫槽上的割线数量为1条，位于每个榫槽中心位置处，割线底端距榫槽底部距离为0.5mm。4.如权利要求1所述的一种涡轮盘榫槽加工方法，其特征在于：在步骤S4中，线切割精切加工中，采用镀层电极丝，电极丝型芯材料为Brass CuZn37，电极丝直径为0.25mm，电极丝的拉强度为900N/mm2，电极丝的延伸率≤2％。5.如权利要求1所述的一种涡轮盘榫槽加工方法，其特征在于：在步骤S4中，采用三次线切割精切榫槽轮廓，第一次精切单边留余量0.2～0.3mm；第二次精切单边留余量0.01～0.1mm；第三次精切到尺寸。6.如权利要求5所述的一种涡轮盘榫槽加工方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晖，王浩宇，汤贵兰，杨滨涛，马科，孙少鹏，于小红，
申请(专利权)人：中国航发贵州黎阳航空动力有限公司，
类型：发明
国别省市：