筒類薄壁件的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種筒類薄壁件的加工方法，包括：步驟S1：將待加工坯料沿待加工坯料的長度方向劃分為多段基礎加工坯料；步驟S2：對多段基礎加工坯料的內型面和外型面進行粗加工，以形成多段成型加工坯料；步驟S3：對多段成型加工坯料逐段進行精加工，當成型加工坯料的上一段的內型面和外型面均加工完成后，再對成型加工坯料的下一段進行加工。由于采用逐段加工的方法對待加工坯料進行加工，因而當對成型加工坯料的上一段進行加工時，后一段成型加工坯料能夠為上一段加工提供足夠的支撐力，以保證精加工穩(wěn)定性，還便于操作人員測量產品壁厚，減輕了操作人員勞動強度，提高了生產效率，保證了產品質量，縮短了加工周期。
【專利說明】筒類薄壁件的加工方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)動機部件加工【技術領域】，更具體地，涉及一種筒類薄壁件的加工方 法。

【背景技術】
[0002] 現有技術中對筒類薄壁件（例如航空發(fā)動機火焰筒等圓筒類高精度薄壁件）進行 加工時，基本工藝流程如下：對待加工坯料的內型面進行加工，內型面加工完成后向待加工 坯料的內腔進行灌蠟處理（或者填充低熔點合金），等蠟凝固后再對待加工坯料的外型面 進行加工，外型面加工完成后進行化蠟處理。
[0003] 采用上述方法加工得到的筒類薄壁件存在如下問題：
[0004] -、加工誤差大。由于待加工坯料的內腔中灌滿蠟，因而在加工外型面時無法測量 待加工坯料的壁厚，必須等到化完蠟完成后才能測量，因而容易造成加工誤差大、壁厚差不 均勻的問題。
[0005] 二、工序復雜、加工周期長、工作人員勞動強度大、生產效率低。由于灌蠟、化蠟操 作均需要很長的處理時間，且對待加工坯料反復地裝夾拆卸，從而增加了生產準備時間，使 得加工周期變長。同時，由于工作人員需要向待加工坯料的內腔進行灌蠟處理，因而增加了 工作人員的勞動強度。并且在灌蠟過程中由于蠟冷卻后會收縮，因而需要分層灌蠟，等到上 一層蠟冷卻后再進行下一層的灌蠟操作。當每次灌蠟完成后，還必須檢查蠟與待加工坯料 內壁的接觸情況，若出現蠟與待加工坯料內壁存在分離的狀況時，還需要進行補蠟操作，或 重新灌蠟，因而生產效率極低。


【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明旨在提供一種筒類薄壁件的加工方法，以解決現有技術中加工筒類薄壁件 時存在工序復雜、操作人員勞動強度大、生產效率低的問題。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種筒類薄壁件的加工方法，包括：步驟S1 : 將待加工坯料沿待加工坯料的長度方向劃分為多段基礎加工坯料；步驟S2 :對多段基礎加 工坯料的內型面和外型面進行粗加工，以形成多段成型加工坯料；步驟S3 :對多段成型加 工坯料逐段進行精加工，當成型加工坯料的上一段的內型面和外型面均加工完成后，再對 成型加工坯料的下一段進行加工。
[0008] 進一步地，加工方法還包括在步驟S1和步驟S2之間的步驟S11 :沿待加工坯料的 長度方向在待加工坯料的兩端加工出工藝臺，以便于多段基礎加工坯料裝夾。
[0009] 進一步地，待加工坯料加工完成后的壁厚尺寸范圍為[0.8, 3]毫米。
[0010] 進一步地，在步驟S2中對多段基礎加工坯料采用逐段粗加工的方法，以形成多段 成型加工坯料，其中對每段基礎加工坯料的粗加工均包括對內型面的粗加工和對外型面的 粗加工。
[0011] 進一步地，在步驟S2中對每段基礎加工坯料的內型面進行粗加工時，每段成型加 工坯料的內型面形成錐面，且相鄰兩段成型加工坯料的內型面的交界處形成第一階梯端 面。
[0012] 進一步地，在步驟S2中對每段基礎加工坯料的外型面進行粗加工時，每段成型加 工坯料的外型面形成錐面，且相鄰兩段成型加工坯料的外型面的交界處形成第二階梯端 面。
[0013] 進一步地，加工方法還包括在步驟S2和步驟S3之間的步驟S21 :對多段成型加工 坯料進行時效處理。
[0014] 進一步地，在步驟S3中對成型加工坯料逐段進行精加工，每段精加工時均包括： 步驟S31 :對成型加工坯料的內型面進行半精加工并預留有第一加工余量；步驟S32 :對成 型加工坯料的外型面進行半精加工并預留有第二加工余量；步驟S33 :對成型加工坯料的 內型面的第一加工余量進行精加工；步驟S34 :對成型加工坯料的外型面的第二加工余量 進行精加工。
[0015] 進一步地，在步驟S3中對成型加工坯料逐段進行精加工，每段精加工時均包括： 步驟S31 :對成型加工坯料的內型面進行半精加工并預留有第一加工余量；步驟S32 :對成 型加工坯料的內型面的第一加工余量進行精加工；步驟S33 :對第一階梯端面進行加工以 形成氣膜槽；步驟S34 :對成型加工坯料的外型面進行半精加工并預留有第二加工余量；步 驟S35 :對成型加工坯料的外型面的第二加工余量進行精加工。
[0016] 進一步地，在步驟S3中對成型加工坯料逐段進行精加工，每段精加工時均包括： 步驟S31 :對成型加工坯料的內型面進行半精加工并預留有第一加工余量；步驟S32 :對成 型加工坯料的外型面進行半精加工并預留有第二加工余量；步驟S33 :對成型加工坯料的 內型面的第一加工余量進行精加工；步驟S34 :對成型加工坯料的外型面的第二加工余量 進行精加工；步驟S35 :對第二階梯端面進行加工以形成氣膜槽。
[0017] 本發(fā)明中的加工方法包括步驟S1 :將待加工坯料沿待加工坯料的長度方向劃分 為多段基礎加工坯料；步驟S2 :對多段基礎加工坯料的內型面和外型面進行粗加工，以形 成多段成型加工坯料；步驟S3 :對多段成型加工坯料逐段進行精加工，當成型加工坯料的 上一段的內型面和外型面均加工完成后，再對成型加工坯料的下一段進行加工。由于采用 逐段加工的方法對待加工坯料進行加工，因而當對成型加工坯料的上一段進行加工時，后 一段成型加工坯料能夠為上一段加工提供足夠的支撐力，以保證精加工穩(wěn)定性，從而使得 無需對待加工坯料進行灌蠟處理的情況下對成型加工坯料的外型面進行加工時，不會存在 加工變形、型面跳動大等問題，同時還便于操作人員測量產品壁厚，減輕了操作人員勞動強 度，提高了生產效率，保證了產品質量，縮短了加工周期。同時，本發(fā)明中的加工方法具有工 藝簡化、操作簡單的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：
[0019] 圖1示意性示出了本發(fā)明中的待加工述料的結構示意圖；
[0020] 圖2示意性示出了本發(fā)明中的多段成型加工坯料的結構示意圖；
[0021] 圖3示意性示出了本發(fā)明中的第一段成型加工坯料完成精加工后的結構示意圖；
[0022] 圖4示意性示出了本發(fā)明中的第二段成型加工坯料完成精加工后的結構示意圖；
[0023] 圖5示意性示出了本發(fā)明中的第三段成型加工坯料完成精加工后的結構示意圖；
[0024] 圖6示意性示出了本發(fā)明中的第四段成型加工坯料完成精加工后的結構示意圖。
[0025] 圖中附圖標記：10、待加工坯料；11、成型加工坯料；12、第一階梯端面；13、第二階 梯端面；14、氣膜槽。

【具體實施方式】
[0026] 以下結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權利要求限定 和覆蓋的多種不同方式實施。
[0027] 本發(fā)明提供了一種筒類薄壁件的加工方法。如圖1至圖6所示，加工方法包括步驟 S1、步驟S2和步驟S3,步驟S1 :將待加工坯料10沿待加工坯料10的長度方向劃分為多段 基礎加工坯料；步驟S2 :對多段基礎加工坯料的內型面和外型面進行粗加工，以形成多段 成型加工坯料11 ;步驟S3 :對多段成型加工坯料11逐段進行精加工，當成型加工坯料11的 上一段的內型面和外型面均加工完成后，再對成型加工坯料11的下一段進行加工。由于采 用逐段加工的方法對成型加工坯料11進行加工，因而當對成型加工坯料11的上一段進行 加工時，后一段成型加工坯料11能夠為上一段加工提供足夠的支撐力，以保證精加工穩(wěn)定 性，從而使得無需對成型加工坯料11內腔進行灌蠟處理的情況下對成型加工坯料11的外 型面進行加工時，不會存在加工變形、型面跳動大等問題，同時還便于操作人員測量產品壁 厚，減輕了操作人員勞動強度，提高了生產效率，保證了產品質量，縮短了加工周期。同時， 本發(fā)明中的加工方法具有工藝簡化、操作簡單的特點。
[0028] 本發(fā)明中的待加工述料10加工完成后的壁厚尺寸沮圍為[0. 8,3]暈米。由于待 加工坯料10加工完成后的壁厚尺寸范圍為[0.8, 3]毫米，因而在加工過程中極易發(fā)生加工 變形、零件圓度、型面跳動、壁厚尺寸等難以保證的問題，但采用本發(fā)明中的逐段加工的加 工方法，能夠有效提高筒類薄壁件的加工質量。
[0029] 優(yōu)選地，加工方法還包括在步驟S1和步驟S2之間的步驟S11 :沿待加工坯料10的 長度方向在待加工坯料10的兩端加工出工藝臺，以作為待加工坯料10的基準平面。由于 在待加工坯料10的兩端加工處工藝臺，以便于多段基礎加工坯料裝夾。
[0030] 優(yōu)選地，在步驟S2中對多段基礎加工坯料采用逐段粗加工的方法，以形成多段成 型加工坯料11，其中對每段基礎加工坯料的粗加工均包括對內型面的粗加工和對外型面的 粗加工。由于在步驟S2中對多段基礎加工坯料采用逐段粗加工的方法，因而當對上一段基 礎加工坯料進行加工時，后一段基礎加工坯料能夠為上一段基礎加工坯料提供足夠的支撐 力，以保證粗加工穩(wěn)定性，從而提高了成型加工坯料的產品質量。當然，還可以采用分層加 工的方法對基礎加工坯料進行粗加工處理。
[0031] 本發(fā)明中的在步驟S2中對每段基礎加工坯料的內型面進行粗加工時，每段成型 加工坯料11的內型面形成錐面，且相鄰兩段成型加工坯料11的內型面的交界處形成第一 階梯端面12。加工后，成型加工坯料內型面的結構接近產品內型面最終結構（請參考圖2)。
[0032] 本發(fā)明中的在步驟S2中對每段基礎加工坯料的外型面進行粗加工時，每段成型 加工坯料11的外型面形成錐面，且相鄰兩段成型加工坯料11的外型面的交界處形成第二 階梯端面13。加工后，成型加工坯料外型面的結構接近產品外型面最終結構（請參考圖2)。
[0033] 本發(fā)明中的加工方法還包括在步驟S2和步驟S3之間的步驟S21 :對多段成型加 工坯料11進行時效處理。由于在粗加工后對成型加工坯料11進行時效處理，因而消除了 成型加工坯料11內部的殘余應力，從而提高了產品的加工穩(wěn)定性。
[0034] 優(yōu)選地，步驟S2還包括在步驟S21和步驟S3之間的步驟S22 :對多段成型加工坯 料11的基準平面進行磨削處理。由于對成型加工坯料11的基準平面進行磨削處理，因而 保證了精加工工序中基準平面的平面度要求，避免精加工過程中因基準平面不平引起的零 件裝夾變形的問題。在進行磨削處理時，采用著色三點支靠的方法，避免零件夾裝變形。
[0035] 在一個優(yōu)選的實施方式中，在步驟S3中對每段成型加工坯料11進行精加工時均 包括：步驟S31 :對成型加工坯料11的內型面進行半精加工并預留有第一加工余量；步驟 S32 :對成型加工坯料11的外型面進行半精加工并預留有第二加工余量；步驟S33 :對成型 加工坯料11的內型面的第一加工余量進行精加工；步驟S34 :對成型加工坯料11的外型面 的第二加工余量進行精加工。由于采用逐段加工，且每段加工時先對成型加工坯料11的 內、外型面做完半精加工后再對成型加工坯料11的內、外型面做精加工，加工過程中產品 剛性足夠，加工過程中不會變形，能夠很好地保證產品質量。
[0036] 優(yōu)選地，在步驟S3中還包括在步驟S34之后的步驟S35 :對第二階梯端面13進行 加工以形成氣膜槽。由于產品需要有時會在產品的外型面上加工氣膜槽，從而使產品的形 狀滿足使用要求（請參考圖3至圖6)。
[0037] 優(yōu)選地，第一加工余量和/或第二加工余量的范圍是0. 1至0. 15毫米。
[0038] 在另一個優(yōu)選的實施方式中，在步驟S3中對每段成型加工坯料11進行精加工時 均包括：步驟S31 :對成型加工坯料11的內型面進行半精加工并預留有第一加工余量；步 驟S32 :對成型加工坯料11的內型面的第一加工余量進行精加工；步驟S33 :對第一階梯端 面12進行加工以形成氣膜槽14 ;步驟S34 :對成型加工坯料11的外型面進行半精加工并 預留有第二加工余量；步驟S35 :對成型加工坯料11的外型面的第二加工余量進行精加工 (請參考圖3至圖6)。優(yōu)選地，氣膜槽14為寬為[1，2]毫米的窄槽。
[0039] 優(yōu)選地，在保證加工不干涉的情況下，刀具應選用較粗的刀桿及盡量小的懸長，以 避免刀具剛性不足引起零件顫振。由于高溫合金材料導熱系數低、散熱性差，在車削過程中 刀尖會產生大量的熱，因而應保證冷卻液充分冷卻刀尖（特別是在進行內型面加工和氣膜 槽14加工時）。優(yōu)選地，在機床裝夾機構允許的情況下，應盡可能選用大規(guī)格刀桿的刀具。
[0040] 本發(fā)明中的加工方法在安排工藝路線時，應盡可能選擇合理的工藝臺，少用軟爪 裝夾，使零件受力方向盡可能沿軸向方向；加工時必須分粗、精工序，粗加工后安排時效處 理以消除零件內部殘余應力。
[0041] 本發(fā)明中的加工方法能夠有效解決壁厚范圍在0. 8至3毫米之間的筒類薄壁件加 工時易變形、加工精度差、加工效率低、產品質量差、操作人員勞動強度高的問題。本發(fā)明中 的加工方法能滿足不同型號的筒類薄壁件的加工要求，加工后的產品的參數能夠達到：零 件圓度< 〇. 05,型面壁厚差< 0. 03,并對加工變形控制效果顯著。
[0042] 本發(fā)明中的筒類薄壁件的加工方法特別適用于制造航空發(fā)動機的火焰筒等圓筒 類高精度薄壁件。例如：某渦軸發(fā)動機火焰筒外環(huán)外形尺寸為Φ 410 X 130,型面壁厚為0. 8 毫米。
[〇〇43] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技 術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種筒類薄壁件的加工方法，其特征在于，包括： 步驟S1 :將待加工坯料（10)沿所述待加工坯料（10)的長度方向劃分為多段基礎加工 坯料； 步驟S2 :對所述多段基礎加工坯料的內型面和外型面進行粗加工，以形成多段成型加 工坯料（11); 步驟S3 :對所述多段成型加工坯料（11)逐段進行精加工，當所述成型加工坯料（11) 的上一段的內型面和外型面均加工完成后，再對所述成型加工坯料（11)的下一段進行加 工。
2. 根據權利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述加工方法還包括在所述步驟S1 和所述步驟S2之間的步驟S11 :沿所述待加工坯料（10)的長度方向在所述待加工坯料 (10)的兩端加工出工藝臺，以便于所述多段基礎加工坯料裝夾。
3. 根據權利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述待加工坯料（10)加工完成后的 壁厚尺寸范圍為[0. 8,3]暈米。
4. 根據權利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述步驟S2中對所述多段基礎加 工坯料采用逐段粗加工的方法，以形成多段所述成型加工坯料（11)，其中對每段所述基礎 加工坯料的粗加工均包括對內型面的粗加工和對外型面的粗加工。
5. 根據權利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述步驟S2中對每段所述基礎加 工坯料的內型面進行粗加工時，每段所述成型加工坯料（11)的內型面形成錐面，且相鄰兩 段所述成型加工坯料（11)的內型面的交界處形成第一階梯端面（12)。
6. 根據權利要求1所述的加工方法，其特征在于，在所述步驟S2中對每段所述基礎加 工坯料的外型面進行粗加工時，每段所述成型加工坯料（11)的外型面形成錐面，且相鄰兩 段所述成型加工坯料（11)的外型面的交界處形成第二階梯端面（13)。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的加工方法，其特征在于，所述加工方法還包括 在所述步驟S2和所述步驟S3之間的步驟S21 :對所述多段成型加工坯料（11)進行時效處 理。
8. 根據權利要求7所述的加工方法，其特征在于，在所述步驟S3中對所述成型加工坯 料（11)逐段進行精加工，每段精加工時均包括： 步驟S31 :對所述成型加工坯料（11)的內型面進行半精加工并預留有第一加工余量； 步驟S32 :對所述成型加工坯料（11)的外型面進行半精加工并預留有第二加工余量； 步驟S33 :對所述成型加工坯料（11)的內型面的所述第一加工余量進行精加工； 步驟S34:對所述成型加工坯料（11)的外型面的所述第二加工余量進行精加工。
9. 根據權利要求5所述的加工方法，其特征在于，在所述步驟S3中對所述成型加工坯 料（11)逐段進行精加工，每段精加工時均包括： 步驟S31 :對所述成型加工坯料（11)的內型面進行半精加工并預留有第一加工余量； 步驟S32 :對所述成型加工坯料（11)的內型面的所述第一加工余量進行精加工； 步驟S33 :對所述第一階梯端面（12)進行加工以形成氣膜槽（14); 步驟S34:對所述成型加工坯料（11)的外型面進行半精加工并預留有第二加工余量； 步驟S35:對所述成型加工坯料（11)的外型面的所述第二加工余量進行精加工。
10. 根據權利要求6所述的加工方法，其特征在于，在所述步驟S3中對所述成型加工坯 料（11)逐段進行精加工，每段精加工時均包括： 步驟S31 :對所述成型加工坯料（11)的內型面進行半精加工并預留有第一加工余量； 步驟S32 :對所述成型加工坯料（11)的外型面進行半精加工并預留有第二加工余量； 步驟S33 :對所述成型加工坯料（11)的內型面的所述第一加工余量進行精加工； 步驟S34 :對所述成型加工坯料（11)的外型面的所述第二加工余量進行精加工； 步驟S35 :對所述第二階梯端面（13)進行加工以形成氣膜槽。
【文檔編號】B23P17/00GK104097041SQ201410307386
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權日:2014年6月30日
【發(fā)明者】張家灶, 李軍, 郭坤, 趙宇平, 李文, 程璋 申請人:中國南方航空工業(yè)(集團)有限公司