专利名称：一种重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及夹具的设计，特别提供一种重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具。
背景技术：
根据轮盘或转子的结构特点、榫槽的设计要求和使用条件的不同、生产批量和现有生产条件的不同，榫槽加工可采用铣削加工、电火花线切割加工、拉削加工等工艺方法。 目前，国内大型发动机中大尺寸、超大尺寸轮盘榫槽的加工多采用铣削加工个电火花线切割加工，铣削加工和电火花线切割加工的特点如下所述1、铣削加工利用五轴联动卧式加工中心或双柱多坐标联动转子榫槽专用铣床可以对盘类件或转子类件各种槽型的榫槽进行铣加工，铣刀需专门设计制造，一个榫槽通常需要经粗开槽、粗铣齿形和精铣齿形等多次加工方可成型，一般粗铣刀由国内设计制造，而精铣刀普遍采用国外设计制造，榫槽铣加工方法广泛应用于国内外气轮机厂。2、电火花线切割加工采用高精度慢走丝电火花线切割机可以实行榫槽加工，但由于该工艺会在被加工零件表面形成重熔层再铸层而产生微裂纹，现代航空发动机上的盘、轴类关键零件以及一些受力较大的重要零件上不允许重熔层的存在，虽然有不同的工艺方法腐蚀或抛光等可以去除重熔层，但彻底去除和可靠检测也存在技术难点。在内燃机等增压器涡轮盘榫槽加工及叶片榫头加工中，国内尚有一些厂家采用普通快走丝电火花线切割加工工艺的，这种工艺方法操作简单、设备和工装投资少、技术含量不高，但总体质量水平也不高。重型燃机中，带有不同槽型的盘类零件普遍都是在高温、高转速和高应力的工作条件下工作的，因此轮盘材料根据需要大多采用不锈钢、钛合金或高温合金制成，不锈钢、 钛合金或高温合金均属于难加工材料，由于榫槽要承担叶片在高速旋转时产生的巨大离心力负荷，所以榫槽槽型结构复杂、尺寸精度要求高、粗糙度要求高、技术条件项目多、质量要求严格等成为榫槽加工要面对的技术难点。与铣削加工和电火花线切割加工相比，拉削加工是一项可高精度、高效率成型加工的工艺技术，广泛应用于国内外航空发动机、燃气机轮盘类零件的榫槽加工中，针对直径 2米左右大型盘环件榫槽的拉削加工来说，确实存在许多装备上瓶颈和工艺技术上的难点， 为确保国家重点项目的顺利实施以及该项目盘件的精度要求，本实用新型特别提供一种重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具。
发明内容本实用新型特别提供一种重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具， 应用于大型航空工业发动机、燃气轮机气轮机、涡轮增压器中，以及难加工材料不锈钢、钛合金或高温合金的大尺寸、超大尺寸盘件高精度榫槽拉削加工中；可以克服拉床夹具分度系统的巨大摩擦力，实现手工分度，克服了分度夹具前端下沉、拉削时振动过大、拉刀爬行、 分度夹具与母盘间隙不均勻等技术难题，使用本实用新型提供的夹具可使拉削加工的加工精度及工作效率更高。本实用新型所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述夹具主要由拉具座、分度夹具、导向槽组合体、辅助支撑、千斤顶组成，其中，辅助支撑置于导向槽组件上，导向槽组件置于千斤顶上，分度夹具与拉具座连接、并置于导向槽组件上方。本实用新型所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述分度夹具主要由分度盘和分度夹具座组成，其中分度盘和分度夹具座之间设置有钢球和弹性元件；可减少分度盘与分度夹具座之间的摩擦力从而实现手工分度。本实用新型所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述分度盘外径上设置有径向孔，径向孔内设置有助力手柄；用于手动分度时助力。本实用新型所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述导向槽组合体的铸件上设置有加强筋；可增加导向槽组合体上悬臂的刚性。本实用新型所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述分度夹具与拉具座前端面配合面的下部设置有垫片。本实用新型所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述导向槽组合体的铸件上加强筋的数量为6 50。本实用新型所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述辅助支撑的前端用螺栓固定在分度夹具座的后端面下部、后端的螺栓旋出支撑在分度夹具座的前端板上。本实用新型所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述垫片为0. 7 0. 8mm厚的铜皮。在正常情况下拉刀设计时不让第一把拉刀的前几个齿参加切削，后续拉刀第一齿高度原则上与前一把拉刀最后一齿等高，这种设计一方面安全，另一方面可以去除上一把拉刀拉削后工件的让刀回弹；而重燃盘榫槽拉削时用的夹具由于分度夹具与工件及压盖重量都很大，而呈现下沉现象，使第一把拉刀最前面刀齿与工件之间出现负间隙，经分析，认为出现负间隙的原因主要有两个，第一个是夹具采用类似“箱体”的结构支撑分度夹具，基本上没有加强筋，第二个是从侧面看采取上下对称的支撑方式，支撑点距离导向槽的高度较大，不足以克服总重量达5 6吨的分度夹具、工件、压盖形成的下沉力矩.。因此，为了将分度夹具“恢复”到正确位置，使所拉榫槽与工件中心线平行，采取在分度夹具座与拉具座前端面配合面的下部设置垫片的方法。在试拉投影盘过程中，发现槽底面存在明显横纹，横纹极为规则，目视纵向间隔约为1. 2 1. 5mm，深度为0. 05 0. Imm,拉削是一种断续切削，在拉床-分度夹具_工件_拉刀系统中焊接而形成的箱体结构床身刚性较差，液压运动副运动精度低，拉刀细而长，不仅必须与导向槽之间存在必须的间隙，且拉刀近乎悬臂状态下工作，因而极易产生振动，在一定拉削速度下，脉动拉削力产生的振动频率与系统固有频率相近时极易产生共振，不仅拉削噪声明显加大，甚至系统某一环节会产生目视可见的振幅，在这种情况下不仅破坏了拉刀正常切削，急剧加速拉刀的磨损，也导致工件榫槽表面粗糙度的下降或者产生的振动波纹；为了解决这一问题，我们在对夹具做了以下3个方面的调整1调整分度盘与分度盘底座间隙使之均勻，经检查发现分度夹具垂直方向左侧分度盘与分度盘底座贴合紧密，塞尺检查最大间隙不超过0. 03mm，而分度夹具右侧，分度盘与分度盘底座间有明显透光，塞尺检查间隙在0. 30 0. 50mm范围内，将分度夹具分解，发现用于减少分度摩擦的钢球将滚道研损，致使分度盘底座出现凹陷和凸起，我们将分度盘底座与分度盘配合表面修平后重新安装，测量分度盘与分度盘底座间隙在圆周范围内不大于 0. 03mm ；2提高分度夹具刚性，增加辅助支撑，将辅助支撑的前端用螺栓固定在分度夹具座的后端面下部、后端的螺栓旋出支撑在分度夹具座的前端板上，相当于给出一个预应力，用以抵消脉动拉削引起的振动应力；3降低拉削速度，由于拉削系统刚性差，在一定工作条件下，如脉动的拉削力的大小，不适宜的拉削速度等都有肯能及其系统共振，从而破坏了拉刀正常切削，加剧拉刀磨损，降低榫槽表面质量等，因此，选择一个与整个系统匹配的拉削速度是很重要的，我们将拉削速度一次降至3米/分、1. 7米/分，振动现象完全消失，切削平稳，无噪声，所拉榫槽底面没有波纹。
图1为拉削加工车床示意图；图2为拉削加工用夹具剖面图；图3为分度夹具示意图。
具体实施方式
本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述夹具主要由拉具座1、分度夹具2、导向槽组合体3、辅助支撑4、千斤顶5组成，其中，辅助支撑4置于导向槽组件3上方，导向槽组件3置于千斤顶5上，分度夹具2与拉具座1连接、 并置于导向槽组件3上方。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述分度夹具2主要由分度盘20和分度夹具座21组成，其中分度盘20和分度夹具座21之间设置有钢球22和弹簧23 ；可减少分度盘与分度夹具座之间的摩擦力从而实现手工分度。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述分度盘20外径上设置有径向孔，径向孔内设置有助力手柄M ；用于手动分度时助力。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述导向槽组合体3的铸件沈上设置有加强筋；可增加导向槽组合体上悬臂的刚性。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述分度夹具2与拉具座1前端面配合面的下部设置有垫片。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述导向槽组合体3的铸件沈上加强筋的数量为6 50。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述辅助支撑的前端用螺栓固定在分度夹具座21的后端面下部、后端的螺栓旋出支撑在分度夹具座21的前端板上。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，所述垫片为0. 75mm厚的铜皮，克服夹具及工件下沉现象，使所拉榫槽与工件中心线平行。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，为了使切削平稳，调整分度盘20与分度盘底座间隙使之均勻，测量分度盘20与分度盘底座间隙在圆周范围内不大于0. 03mm。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其中，增加辅助支撑4，用以提高分度夹具2刚性，将辅助支撑4的前端用螺栓固定在分度夹具座21的后端面下部、后端的螺栓旋出支撑在分度夹具座21的前端板上，相当于给出一个预应力， 用以抵消脉动拉削引起的振动应力。本实施例所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，降低了拉削速度，由于拉削系统刚性差，在一定工作条件下，如脉动的拉削力的大小，不适宜的拉削速度等都有肯能及其系统共振，从而破坏了拉刀正常切削，加剧拉刀磨损，降低榫槽表面质量等，因此，选择一个与整个系统匹配的拉削速度是很重要的，我们将拉削速度一次降至3米 /分、1. 7米/分，振动现象完全消失，切削平稳，无噪声，所拉榫槽底面没有波纹。
权利要求1.一种重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其特征在于所述夹具主要由拉具座(1)、分度夹具(2)、导向槽组合体(3)、辅助支撑(4)、千斤顶(5)组成，其中， 辅助支撑(4)置于导向槽组件(3)上方，导向槽组件(3)置于千斤顶(5)上，分度夹具(2)与拉具座(1)连接、并置于导向槽组件(3)上方。
2.按照权利要求1所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其特征在于所述分度夹具(2 )主要由分度盘(20 )和分度夹具座(21)组成，其中分度盘(20 )和分度夹具座(21)之间设置有钢球(22)和弹性元件(23)。
3.按照权利要求2所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其特征在于所述分度盘(20)外径上设置有径向孔，径向孔内设置有助力手柄(24)。
4.按照权利要求1所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其特征在于所述导向槽组合体(3)的铸件(26)上设置有加强筋。
5.按照权利要求1所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其特征在于所述分度夹具(2)与拉具座(1)前端面配合面的下部设置有垫片。
6.按照权利要求4所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其特征在于所述导向槽组合体(3)的铸件(26)上加强筋的数量为6 50。
7.按照权利要求4所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其特征在于所述辅助支撑的前端用螺栓固定在分度夹具座(21)的后端面下部、后端的螺栓旋出支撑在分度夹具座(21)的前端板上。
8.按照权利要求5所述重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，其特征在于所述垫片为0. 7 0. 8mm厚的铜皮。
专利摘要一种重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，主要由拉具座、分度夹具、导向槽组合体、辅助支撑、千斤顶组成，其中，辅助支撑置于导向槽组件上，导向槽组件置于千斤顶上，分度夹具与拉具座连接、并置于导向槽组件上方；本实用新型提供的重型燃机压气机超大尺寸燕尾型榫槽拉削加工用夹具，应用于大型航空工业发动机、燃气轮机、涡轮增压器中，以及难加工材料的大尺寸、超大尺寸盘件高精度榫槽拉削加工中；可以克服拉床夹具分度系统的巨大摩擦力，实现手工分度，克服了分度夹具前端下沉、拉削时振动过大、拉刀爬行、分度盘与分度盘底座间隙不均匀等技术难题，使用本实用新型提供的夹具可使拉削加工的加工精度及工作效率更高。
文档编号B23Q3/00GK201979303SQ20102068250
公开日2011年9月21日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年12月28日
发明者姜莹, 王仁梁, 邓昶 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司