本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，涉及航空發(fā)動機(jī)燃燒室部件的加工技術(shù)，具體涉及一種鑄造高溫合金螺柱套絲的裝置及方法。

背景技術(shù)：

部分新型發(fā)動機(jī)中采用了雙層壁結(jié)構(gòu)以提高燃燒室火焰筒高溫性能，該結(jié)構(gòu)在火焰筒內(nèi)腔安裝了浮動壁瓦片，提升了火焰筒的冷卻效率和許用溫度。浮動壁瓦片是一種寬度為40～50mm的三維曲面結(jié)構(gòu)，在曲面的法向上有5個Φ6×25mm的螺柱(其結(jié)構(gòu)見圖1)。浮動壁瓦片毛坯通過鑄造工藝實現(xiàn)，螺柱通過后續(xù)機(jī)械加工的方法實現(xiàn)。

浮動壁瓦片采用的材料是M951高溫鑄造合金，該類材料鑄造性能很好，但是機(jī)械加工性能很差。在該類材料螺柱套絲過程中，受材料特性限制，存在三個問題：經(jīng)常粘刀，隨著加工過程的進(jìn)行切削阻力逐漸增大，產(chǎn)生了大量的切削熱；該類材料在加工過程中極易擠壓變形，精度難以滿足設(shè)計要求；加工設(shè)備必須在低速條件下進(jìn)行，加工效率低。由于以上原因，在螺柱套絲過程中，經(jīng)常出現(xiàn)螺紋牙頂不全、缺損、亂扣等現(xiàn)象。

為了解決上述三個問題，通常采用加冷卻液的方法對零件和刀具進(jìn)行冷卻，以降低零件溫度，減少塑性變形，提升加工效率。但是加工螺紋的板牙架無法通冷卻液，在加工前僅能在螺樁表面涂攻絲油來增加潤滑性，因此冷卻效果很差。若采用機(jī)械設(shè)備套絲，澆注冷卻液后會被甩出，冷卻潤滑效果很低，切削熱無法及時散失，切屑難以及時排出，導(dǎo)致螺紋表面粗糙度大，質(zhì)量較差。若采用手動套絲，加工過程需要“走走停?！?，經(jīng)過多次在螺樁表面涂攻絲油來冷卻潤滑，加工效率很低，不具備工程化應(yīng)用的條件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鑄造高溫合金螺柱套絲的裝置及方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提高了高溫合金螺柱套絲的加工效率，提升了加工精度，同時減少了刀具損耗。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鑄造高溫合金螺柱套絲的裝置，包括鉆床夾頭，鉆床夾頭下方夾持有套絲工裝，套絲工裝的頂部為與鉆床夾頭配合的尾柄，中部為用于盛裝冷卻液的凹槽，底部為用于容納被加工工件以及安裝套絲板牙的安裝件，安裝件的中心設(shè)有用于容納被加工工件的盲孔，盲孔的下方設(shè)有用于安裝套絲板牙的套絲板牙安裝孔，所述凹槽和盲孔之間設(shè)有若干連通孔。

進(jìn)一步地，所述的尾柄為錐形尾柄。

進(jìn)一步地，所述的凹槽為環(huán)形凹槽。

進(jìn)一步地，所述的凹槽為錐形凹槽。

進(jìn)一步地，凹槽和盲孔之間均勻設(shè)有三個連通孔。

進(jìn)一步地，安裝件的側(cè)面設(shè)有若干螺釘孔，螺釘孔中設(shè)有用于將套絲板牙固定在套絲板牙安裝孔中的板牙螺釘。

一種采用鑄造高溫合金螺柱套絲的方法，包括以下步驟：

步驟一：將尾柄裝夾在鉆床的鉆床夾頭上；

步驟二：將套絲板牙裝夾在套絲板牙安裝孔中；

步驟三：將被加工工件裝夾在鉆床的工作臺面上，且將被加工工件與套絲板牙同心設(shè)置；

步驟四：啟動鉆床，并在凹槽中加入冷卻液，冷卻液由凹槽經(jīng)過連通孔進(jìn)入盲孔，包裹在被加工工件四周，再經(jīng)過套絲板牙的排屑孔排出；

步驟五：加工完畢后，關(guān)閉鉆床。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

采用本發(fā)明裝置進(jìn)行高溫鑄造合金M951螺柱套絲加工時，可以使用搖臂鉆床進(jìn)行機(jī)械加工，冷卻效果、加工效率和質(zhì)量穩(wěn)定性得到很大改善，單個螺柱加工時間約5分鐘，單件瓦片加工時間約30分鐘，產(chǎn)品合格率達(dá)到96.7％。與手工套絲單件周期3小時相比和未采用該裝置機(jī)械套絲單件周期1小時相比，加工效率分別提高了600％和100％；與手工套絲合格率73％和未采用該裝置機(jī)械套絲合格率65％相比，質(zhì)量穩(wěn)定性分別提高了23.7和31.7個百分點；綜合計算，制造成本分別降低了8倍和3倍。

本發(fā)明方法使被加工工件在在整個加工過程中，冷卻液在套絲工裝的盲孔內(nèi)一直包裹著工件，起到了很好的潤滑效果，加工過程中冷卻液一直循環(huán)流動，帶走了大量的切削熱，冷卻效果也得到了很好的改善，從而保證了零件加工的質(zhì)量和效率。

附圖說明

圖1是浮動壁瓦片結(jié)構(gòu)示意；

圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的套絲工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、鉆床夾頭；2、套絲工裝；21、尾柄；22、連通孔；23、凹槽；24、盲孔；25、螺釘孔；26、套絲板牙安裝孔；3、冷卻液；4、被加工工件；5、套絲板牙；6、板牙螺釘。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見圖2和圖3，一種鑄造高溫合金螺柱套絲的裝置包括鉆床夾頭1、套絲工裝2、冷卻液3、套絲板牙5和板牙螺釘6，結(jié)構(gòu)示意簡圖見附圖2。

套絲工裝2是本裝置的功能實現(xiàn)部分，它的頂部是一個易于和鉆床夾頭1裝卸的尾柄21，中部設(shè)計有一個環(huán)形的凹槽23，底部設(shè)計有一個較深的盲孔24；在盲孔24的下端有一個套絲板牙安裝孔26；中部的凹槽23與底部的盲孔24通過三個連接孔22連接貫通。

在高溫鑄造合金螺柱套絲過程中，套絲工裝2裝夾于鉆床夾頭1上；套絲板牙5通過板牙螺釘6固定在套絲工裝2的底端；被加工工件4的螺柱頭部與套絲板牙5的底部接觸；在套絲工裝2的中部凹槽23中注入冷卻液3，冷卻液3通過三個連接中部凹槽23與底部盲孔24的連接孔22，流入底部盲孔24中；啟動鉆床開始套絲，在套絲過程中，冷卻液3被約束在底部盲孔24內(nèi)，不會因為轉(zhuǎn)動而被甩出，只能滲入套絲板牙5與被加工工件4之間的間隙，提升了冷卻潤滑效率。

使用時，具體過程如下：

(1)套絲工裝2是本裝置的功能實現(xiàn)部分，它的頂部設(shè)計有一個易于裝卸的錐形尾柄21，首先將其裝夾與搖臂鉆床上；

(2)套絲工裝2的底部設(shè)計有一個裝夾套絲板牙5的套絲板牙安裝孔26，將套絲板牙5裝夾在套絲板牙安裝孔26中；

(3)然后將被加工工件4裝夾在鉆床工作臺面上，與套絲板牙5找正同心，待加工；

(4)被加工工件4找正后，啟動鉆床，在套絲工裝2的中部環(huán)形凹槽23內(nèi)通入冷卻液3，開始加工；

(5)在加工過程中，冷卻液3由套絲工裝2的中部環(huán)形凹槽23經(jīng)過三個與底部盲孔24連接貫通的連接孔22進(jìn)入底部盲孔24，包裹在被加工工件4的螺柱四周，再經(jīng)過套絲板牙5的排屑孔排出；

(6)加工完畢后，關(guān)閉鉆床。

在整個加工過程中，冷卻液3在套絲工裝2的盲孔24內(nèi)一直包裹著被加工工件4，起到了很好的潤滑效果，冷卻液3一直循環(huán)流動，帶走了大量的切削熱，冷卻效果也得到了很好的改善，從而保證了被加工工件4的加工質(zhì)量和效率。

實施例

某型發(fā)動機(jī)燃燒室部件采用了雙層壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔設(shè)計為浮動壁瓦片結(jié)構(gòu)以提高燃燒室的許用溫度。該浮動壁瓦片為采用的材料是M951高溫鑄造合金，在其螺柱攻絲過程中經(jīng)常出現(xiàn)螺紋牙頂不全、缺損、亂扣等現(xiàn)象，合格率僅為65％。同時，由于材料本身機(jī)械加工性能較差，零件的試制周期也較長，單件加工時間約1小時。

經(jīng)分析，采用M951高溫鑄造合金的螺柱早套絲過程中，切削阻力會不斷變大，產(chǎn)生了大量切削熱，零件擠壓變形顯現(xiàn)十分嚴(yán)重，因此會出現(xiàn)上述不合格現(xiàn)象。

采用該裝置進(jìn)行高溫鑄造合金M951螺柱套絲加工時，冷卻效果、加工效率和質(zhì)量穩(wěn)定性得到很大改善，單件瓦片加工時間約30分鐘，產(chǎn)品合格率達(dá)到96.7％。采用該裝置后，加工效率提高了100％，質(zhì)量穩(wěn)定性提高了31.7個百分點，綜合計算，制造成本分別降低了8倍和3倍。