專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖高速磨削復(fù)合加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種磨削加工方法，具體涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖高速磨削復(fù)合加工方法。
背景技術(shù)：
：新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子裝配結(jié)構(gòu)已完全有別于一、二代發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于轉(zhuǎn)子葉片葉尖磨削也提出了更高的要求。新結(jié)構(gòu)的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片與鼓筒的周向裝配結(jié)構(gòu)方式，造成葉片與榫槽間隙較大，為使葉片外徑在保持拉伸狀態(tài)下進(jìn)行加工，是保證葉片外徑尺寸公差及徑向跳動(dòng)所追求的目標(biāo)。多年來(lái)，轉(zhuǎn)子葉片外徑的加工，采用每片葉片安裝在模擬盤(pán)上，用螺釘逐個(gè)頂起葉片，使用普通改制設(shè)備低速對(duì)各級(jí)模擬盤(pán)進(jìn)行逐一磨削，手工去毛剌的工藝方法，不但生產(chǎn)效率低，而且質(zhì)量狀態(tài)不穩(wěn)定，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片加工方法效率低，質(zhì)量不穩(wěn)定，有灼傷的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖高速磨削復(fù)合加工方法。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案步驟一對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行預(yù)先平衡將轉(zhuǎn)子安裝在平衡機(jī)上，采用各級(jí)轉(zhuǎn)盤(pán)單級(jí)平衡，分組組合平衡，反復(fù)平衡，使轉(zhuǎn)子預(yù)先平衡所允許用的不平衡量控制在254g.mm以內(nèi)，具體步驟如下1)—、二級(jí)轉(zhuǎn)子最終動(dòng)平衡要求初始一、二級(jí)轉(zhuǎn)子的每個(gè)校正平面初始不平衡量《600g.mm，通過(guò)調(diào)整一、二級(jí)葉片的位置，使每個(gè)校正平面的不平衡量《254g.mm。2)平衡三級(jí)盤(pán)組件對(duì)三級(jí)盤(pán)組件進(jìn)行靜平衡，通過(guò)調(diào)整三級(jí)葉片的位置，使校正平面的不平衡量《254g.mm。3)轉(zhuǎn)子初平將安裝1-3級(jí)葉片的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，要求每個(gè)校正平面的初始不平衡量《4570g.mm。4)磨削前轉(zhuǎn)子預(yù)平衡磨削前，將安裝完1-9級(jí)葉片的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡。通過(guò)在兩個(gè)校正平面內(nèi)安裝平衡配重，使每個(gè)校正平面的不平衡量《254g.mm。步驟二對(duì)葉片進(jìn)行高速磨削將轉(zhuǎn)子安裝在夾具上，使轉(zhuǎn)子處于拉伸狀態(tài)下(即葉片處于工作位置)，然后進(jìn)行高速磨削。在磨削過(guò)程中加工零件的轉(zhuǎn)速16002000r/min;砂輪線速度3336m/s;毛剌刷轉(zhuǎn)速:15001900r/min;磨削時(shí)控制溫度20。C士5。C。磨削過(guò)程五個(gè)階段及相應(yīng)參數(shù)如下1)極速進(jìn)給階段進(jìn)給倍率1500mm/min;2)迅速進(jìn)給階段位置Ll:56mm;進(jìn)給倍率7585mm/min;停留時(shí)間ls;3)快速進(jìn)給階段位置L2:0.51.5mm;進(jìn)給倍率0.3lmm/min;停留時(shí)間Is;4)粗磨階段位置L3:0.30.6mm;進(jìn)給倍率0.120.15mm/min;停留時(shí)間Is;5)精磨階段位置L4:0.060.1mm;進(jìn)給倍率0.030.07mm/min;停留時(shí)間10s;參數(shù)說(shuō)明L1:迅速進(jìn)給階段的開(kāi)始位置到磨削最終尺寸的距離L2:快速進(jìn)給階段的開(kāi)始位置到磨削最終尺寸的距離L3:粗磨階段的開(kāi)始位置到磨削最終尺寸的距離L4:精磨階段的開(kāi)始位置到磨削最終尺寸的距離為保證磨削后1-9級(jí)葉片葉尖相對(duì)基準(zhǔn)跳動(dòng)在0.05mm內(nèi)，采用轉(zhuǎn)子基準(zhǔn)與工裝基準(zhǔn)過(guò)盈配合的液壓工裝，通過(guò)控制與轉(zhuǎn)子配合的前后液壓夾盤(pán)工裝徑向跳動(dòng)《0.Olmm，經(jīng)2bar壓力的氣密性檢查，使轉(zhuǎn)子與夾具緊密配合，達(dá)到轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與機(jī)床加工基準(zhǔn)緊密貼合的精確定位。所述的夾具包括前支承夾具和后支承夾具兩部分，前支承夾具有一個(gè)第一支承座，第一支承座呈圓柱形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，第一支承座兩端的直徑不同，中部加工有通孔，通孔內(nèi)壁為零件的徑向配合面，凸臺(tái)臺(tái)面為與零件的軸向定位面，在第一支承座直徑大的一端安裝有中部帶有通孔的第一安裝座，第一安裝座的側(cè)面為與前機(jī)座的配合面，在第一安裝座上設(shè)置有與前機(jī)座配合的螺栓孔，在第一支承座和第一安裝座之間形成的空腔內(nèi)設(shè)置有第一內(nèi)環(huán)，在第一支承座和第一安裝座之間安裝有第一調(diào)整墊塊，第一支承座和第一安裝座用第一連接螺栓固定在一起；后支承夾具有一個(gè)第二支承座，第二支承座呈圓柱形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，第二支承座兩端直徑不同，在直徑不同的兩端的交接處，加工有凸楞，第二支承座小直徑部分的外環(huán)面和凸楞的側(cè)面為零件的配合面，在第二支承座直徑大的一端安裝有帶有通孔的第二安裝座，第二安裝座的側(cè)面為與后機(jī)座的配合面，在第二安裝座上設(shè)置有與后機(jī)座配合的螺栓孔，在第二支承座和第二安裝座之間設(shè)置有第二內(nèi)環(huán)，在第二支承座和第二安裝座之間安裝有第二調(diào)整墊塊，第二內(nèi)環(huán)和第二支承座之間用第二連接螺栓固定，第二支承座和第二安裝座用第三連接螺栓固定在一起，轉(zhuǎn)子的前端和后端分別通過(guò)夾具上的配合面定位在前支承夾具和后支承夾具上，夾具通過(guò)螺栓固定在前后機(jī)座上。本發(fā)明的有益效果1.保證了被磨削葉片在拉伸狀態(tài)下(即葉片處于工作位置)磨削，其尺寸公差、技術(shù)條件滿足設(shè)計(jì)要求且質(zhì)量穩(wěn)定。2.解決了高速磨削加工的鈦合金葉片灼傷問(wèn)題。3.在線去除毛剌與在線測(cè)量的多種工藝技術(shù)集成的高效數(shù)控加工方法，改變了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)自葉片安裝到模擬盤(pán)對(duì)各個(gè)模擬盤(pán)上葉片逐一進(jìn)行磨削的落后工藝，提高加工效率近6倍。4.大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)制造水平，此項(xiàng)技術(shù)為國(guó)內(nèi)航空制造企業(yè)先例。圖l為前支承夾具圖2為后支承夾具圖3為本發(fā)明的工藝流程圖圖4為數(shù)控程序框圖圖5為五個(gè)磨削階段的程序編制界面圖6為葉片外徑的各項(xiàng)加工參數(shù)的程序編制界面圖7為磨削第一級(jí)葉片外徑的五個(gè)磨削階段的程序編制界面圖8為第一級(jí)葉片外徑的各項(xiàng)加工參數(shù)的程序編制界面圖中1-零件的軸向定位面，2-零件的徑向配合面，3-第一支承座，4-第一連接螺栓，5-第-調(diào)整墊塊，6-第一內(nèi)環(huán)，7-第一安裝座，8-與前機(jī)座的配合面，9-與前機(jī)座配合的螺栓孔，10-第二安裝座，11-與后機(jī)座配合的螺栓孔，12-與后機(jī)座的配合面，13-第二內(nèi)環(huán)，14-第三連接螺栓，15-第二調(diào)整墊塊，16-第二支承座，17-第二連接螺栓，18-零件的配合面，具體實(shí)施方式實(shí)施例1:步驟一對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行預(yù)先平衡將轉(zhuǎn)子安裝在平衡機(jī)上，采用各級(jí)轉(zhuǎn)盤(pán)單級(jí)平衡，分組組合平衡，反復(fù)平衡，具體步驟如下1)—、二級(jí)轉(zhuǎn)子最終動(dòng)平衡初始一、二級(jí)轉(zhuǎn)子的每個(gè)校正平面初始不平衡量分別為513.8g.mm和357.5g.mm，通過(guò)調(diào)整一、二級(jí)轉(zhuǎn)子葉片的位置，使每個(gè)校正平面的不平衡量分別為186.7g.mm和150.4g.mm。2)平衡三級(jí)盤(pán)組件對(duì)三級(jí)盤(pán)組件進(jìn)行靜平衡，通過(guò)調(diào)整三級(jí)葉片位置，使校正平面的不平衡量為184.3g.mm。3)轉(zhuǎn)子初平安裝1-3級(jí)葉片的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，每個(gè)校正平面的初始不平衡分別為673.9g.mm，2272g.mm。4)磨削前轉(zhuǎn)子預(yù)平衡安裝1-9級(jí)葉片的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，使每個(gè)校正平面的不平衡分別為176.6g.mm，106.9g.mm。步驟二對(duì)葉片進(jìn)行高速磨削將轉(zhuǎn)子安裝在夾具上，使轉(zhuǎn)子處于拉伸狀態(tài)下(即葉片處于工作位置)，然后進(jìn)行高速磨削，磨削采用的磨床型號(hào)為DANTIPR31500/2000。磨削轉(zhuǎn)速及溫度控制參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>磨削過(guò)程五個(gè)階段及相應(yīng)參數(shù)如下磨削過(guò)程中的五個(gè)階段磨削參數(shù)設(shè)定表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>為保證磨削后1-9級(jí)葉片葉尖相對(duì)基準(zhǔn)跳動(dòng)在0.05mm內(nèi)，采用轉(zhuǎn)子基準(zhǔn)與工裝基準(zhǔn)過(guò)盈配合的液壓工裝，通過(guò)控制與轉(zhuǎn)子配合的前后液壓夾盤(pán)工裝徑向跳動(dòng)《0.Olmm，經(jīng)2bar壓力的氣密性檢查，使轉(zhuǎn)子與夾具緊密配合，達(dá)到轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與機(jī)床加工基準(zhǔn)緊密貼合的精確定位。如圖1、2所示，所述的夾具包括前支承夾具和后支承夾具兩部分，前支承夾具有一個(gè)第一支承座3，第一支承座3呈圓柱形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，第一支承座3兩端的直徑不同，中部加工有通孔，通孔內(nèi)壁為零件的徑向配合面2，凸臺(tái)臺(tái)面為與零件的軸向定位面l，在第一支承座3直徑大的一端安裝有中部帶有通孔的第一安裝座7，第一安裝座7的側(cè)面為與前機(jī)座的配合面8，在第一安裝座7上設(shè)置有與前機(jī)座配合的螺栓孔9，在第一支承座3和第一安裝座7之間形成的空腔內(nèi)設(shè)置有第一內(nèi)環(huán)6，在第一支承座3和第一安裝座7之間安裝有第一調(diào)整墊塊5，第一支承座3和第一安裝座7用第一連接螺栓4固定在一起；后支承夾具有一個(gè)第二支承座16，第二支承座16呈形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，第二支承座16兩端直徑不同，在直徑不同的兩端的交接處，加工有凸楞，第二支承座16小直徑部分的外環(huán)面和凸楞的側(cè)面為零件的配合面18，在第二支承座16直徑大的一端安裝有帶有通孔的第二安裝座IO，第二安裝座10的側(cè)面為與后機(jī)座的配合面12，在第二安裝座10上設(shè)置有與后機(jī)座配合的螺栓孔ll，在第二支承座16和第二安裝座IO之間設(shè)置有第二內(nèi)環(huán)13，在第二支承座16和第二安裝座10之間安裝有第二調(diào)整墊塊15，第二內(nèi)環(huán)13和第二支承座16之間用第二連接螺栓17固定，第二支承座16和第二安裝座10用第三連接螺栓14固定在一起，轉(zhuǎn)子的前端和后端分別通過(guò)夾具上的配合面定位在前支承夾具和后支承夾具上，夾具通過(guò)螺栓固定在前后機(jī)座上。加工中的數(shù)控程序框圖、功能描述及程序編制1.數(shù)控程序框圖見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖4。2.功能描述1)調(diào)用加工程序。2)測(cè)量系統(tǒng)校正測(cè)量塊。3)零件及砂輪同時(shí)依照程序旋轉(zhuǎn)至規(guī)定轉(zhuǎn)速，同時(shí)砂輪完成角度旋轉(zhuǎn)，并移動(dòng)到磨削位置。4)高速葉尖磨床逐級(jí)進(jìn)行葉片葉尖的外徑磨削。5)在磨削的過(guò)程中磨床上的測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量加工尺寸。6)若在磨削的過(guò)程中發(fā)生異常報(bào)警(如溫度過(guò)高、缺水、加工尺寸超過(guò)規(guī)定最小值等)，加工系統(tǒng)自動(dòng)退刀，等排除報(bào)警后需要重新從校正測(cè)量塊開(kāi)始進(jìn)行。3.程序編制高速葉尖磨床控制系統(tǒng)為GE/Fa皿cSeries16iCNC，數(shù)控程序編制系統(tǒng)是一個(gè)界面操作系統(tǒng)，程序編制界面見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附5和圖6。圖7和圖8為實(shí)施例第一級(jí)葉片加工的程序編制界面，第二至九級(jí)加工程序的編制界面與第一級(jí)葉片加工的程序編制界面相同，只需對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行修改即可。附圖5程序編制界面說(shuō)明StageNumber:級(jí)數(shù)，Position:位置，F(xiàn)eedrate:進(jìn)給率，Dwell:延時(shí)，Quick:極速，Gap:迅速，Rapid:快速，Rough:豐且，F(xiàn)inish:精，Undersideamount:目*示尺寸以下最大去除量，RoughGrind:粗磨，F(xiàn)inishGrind:精磨，EnableExecution:選擇執(zhí)行，Defaultactivated:默認(rèn)激活附圖6程序編制界面說(shuō)明StageName:纟及名，StageNumber:纟及數(shù)，Radius:半|5，Table:車(chē)由向定^[立足巨離，Angle:角度，RotorSpeed:工件轉(zhuǎn)速，WheelSpeed:砂輪轉(zhuǎn)速，DresserOffPosition:修整輪修整砂輪量，Max.Oper.Offset:操作者最大去除量，Min.Oper.Offset:操作者最小去除量附圖7程序編制界面說(shuō)明StageNumber:級(jí)數(shù)，Position:位置，F(xiàn)eedrate:進(jìn)給率，Dwell:延時(shí)，Quick:極速，Gap:迅速，Rapid:快速，Rough:豐且，F(xiàn)inish:精，Undersideamount:目*示尺寸以下最大去除量，RoughGrind:粗磨，F(xiàn)inishGrind:精磨，EnableExecution:選擇執(zhí)行，Defaultactivated:默認(rèn)激活附圖8程序編制界面說(shuō)明StageName:纟及名，StageNumber:纟及數(shù)，Radius:半|5，Table:車(chē)由向定^[立足巨離，Angle:角度，RotorSpeed:工件轉(zhuǎn)速，WheelSpeed:砂輪轉(zhuǎn)速，DresserOffPosition:修整輪修整砂輪量，Max.Oper.Offset:操作者最大去除量，Min.Oper.Offset:操作者最小去7除量.權(quán)利要求一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖高速磨削復(fù)合加工方法，其特征在于，首先將轉(zhuǎn)子進(jìn)行預(yù)先平衡，轉(zhuǎn)子預(yù)先平衡所允許用的不平衡量控制在254g.mm以內(nèi)，然后將轉(zhuǎn)子安裝在夾具上，使轉(zhuǎn)子處于拉伸狀態(tài)下進(jìn)行高速磨削，磨削過(guò)程中加工零件的轉(zhuǎn)速1600～2000r/min，砂輪線速度33～36m/s，毛刺刷轉(zhuǎn)速1500～1900r/min，磨削時(shí)控制溫度20℃±5℃。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖高速磨削復(fù)合加工方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子進(jìn)行預(yù)先平衡采用以下步驟a)—、二級(jí)轉(zhuǎn)子最終動(dòng)平衡要求初始一、二級(jí)轉(zhuǎn)子的每個(gè)校正平面初始不平衡量《600g.mm，通過(guò)調(diào)整一、二級(jí)葉片的位置，使每個(gè)校正平面的不平衡量《254g.mm;b)平衡三級(jí)盤(pán)組件對(duì)三級(jí)盤(pán)組件進(jìn)行靜平衡，通過(guò)調(diào)整三級(jí)葉片的位置，使校正平面的不平衡量《254g.mm;c)轉(zhuǎn)子初平將安裝1-3級(jí)葉片的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，要求每個(gè)校正平面的初始不平衡量《4570g.mm;d)磨削前轉(zhuǎn)子預(yù)平衡磨削前，將安裝完l-9級(jí)葉片的高壓壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行動(dòng)平衡，通過(guò)在兩個(gè)校正平面內(nèi)安裝平衡配重，使每個(gè)校正平面的不平衡量《254g.mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖高速磨削復(fù)合加工方法，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子處于拉伸狀態(tài)下進(jìn)行高速磨削，分為五個(gè)階段，各階段參數(shù)如下a)極速進(jìn)給階段進(jìn)給倍率1500mm/min;b)迅速進(jìn)給階段位置Ll:56mm;進(jìn)給倍率7585mm/min;停留時(shí)間ls;c)快速進(jìn)給階段位置L2:0.51.5mm;進(jìn)給倍率0.3lmm/min;停留時(shí)間:ls;d)粗磨階段位置L3:0.30.6mm;進(jìn)給倍率0.120.15mm/min;停留時(shí)間ls;e)精磨階段位置L4:0.060.lmm;進(jìn)給倍率0.030.07mm/min;停留時(shí)間10s。4.權(quán)利要求1所述的航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖高速磨削復(fù)合加工方法采用的夾具，其特征在于該夾具包括前支承夾具和后支承夾具兩部分，前支承夾具有一個(gè)第一支承座(3)，第一支承座(3)呈圓柱形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，第一支承座(3)兩端的直徑不同，中部加工有通孔，通孔內(nèi)壁為零件的徑向配合面(2)，凸臺(tái)臺(tái)面為與零件的軸向定位面(l)，在第一支承座(3)直徑大的一端安裝有中部帶有通孔的第一安裝座(7)，第一安裝座(7)的側(cè)面為與前機(jī)座的配合面(8)，在第一安裝座(7)上設(shè)置有與前機(jī)座配合的螺栓孔(9)，在第一支承座(3)和第一安裝座(7)之間形成的空腔內(nèi)設(shè)置有第一內(nèi)環(huán)(6)，在第一支承座(3)和第一安裝座(7)之間安裝有第一調(diào)整墊塊(5)，第一支承座(3)和第一安裝座(7)用第一連接螺栓(4)固定在一起；后支承夾具有一個(gè)第二支承座(16)，第二支承座(16)呈圓柱形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，第二支承座(16)兩端直徑不同，在直徑不同的兩端的交接處，加工有凸楞，第二支承座(16)小直徑部分的外環(huán)面和凸楞的側(cè)面為零件的配合面(18)，在第二支承座(16)直徑大的一端安裝有帶有通孔的第二安裝座(10)，第二安裝座(10)的側(cè)面為與后機(jī)座的配合面(12)，在第二安裝座(10)上設(shè)置有與后機(jī)座配合的螺栓孔(ll)，在第二支承座(16)和第二安裝座(10)之間設(shè)置有第二內(nèi)環(huán)(13)，在第二支承座(16)和第二安裝座(10)之間安裝有第二調(diào)整墊塊(15)，第二內(nèi)環(huán)(13)和第二支承座(16)之間用第二連接螺栓(17)固定，第二支承座(16)和第二安裝座(10)用第三連接螺栓(14)固定在一起，轉(zhuǎn)子的前端和后端分別通過(guò)夾具上的配合面定位在前支承夾具和后支承夾具上，夾具通過(guò)螺栓固定在前后機(jī)座上。全文摘要一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖高速磨削復(fù)合加工方法，首先將轉(zhuǎn)子進(jìn)行預(yù)先平衡，轉(zhuǎn)子預(yù)先平衡所允許用的不平衡量控制在254g.mm以內(nèi)，然后將轉(zhuǎn)子安裝在夾具上，使轉(zhuǎn)子處于拉伸狀態(tài)下進(jìn)行高速磨削，磨削過(guò)程中加工零件的轉(zhuǎn)速1600～2000r/min，砂輪線速度33～36m/s，毛刺刷轉(zhuǎn)速1500～1900r/min，磨削時(shí)控制溫度20℃±5℃。文檔編號(hào)B24B19/14GK101722459SQ20091022001公開(kāi)日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年11月19日優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日發(fā)明者劉叢輝,鞏孟祥,張大雙,杜寶玉,楊國(guó)鵬,翟淳,陳玲玲申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司