悬臂式钛合金零件的间断回转表面的低温断续干式磨削方法
【技术领域】
[0001]本发明属于磨削加工领域，特别涉及一种对悬臂式钛合金零件的间断回转表面进行磨削加工的方法。
【背景技术】
[0002]钛合金的化学活性大，导热系数小，弹性模量也小，因而对钛合金零件进行磨削加工困难，磨削时砂轮粘附严重，磨削力大，磨削温度高，被加工零件易出现表面烧伤，现有技术通常采用的是使用冷却液进行磨削。
[0003]对于悬臂式间断回转表面的钛合金零件，若要进行磨削加工，更为困难，不仅要考虑材料对磨削加工的影响，还要考虑零件结构对磨削加工的影响。例如，航空发动机风扇转子组件中的钛合金叶片，当对其叶尖型面进行磨削加工时，各叶片的叶尖形成了一种悬臂式间断回转表面，使得磨削为断续磨削，磨削时的振动加剧；再者，转子组件中装有各类电子传感器，在磨削时不允许使用冷却液，因而如何实现此类零件的磨削加工是一个难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种悬臂式钛合金零件的间断回转表面的低温断续干式磨削方法。
[0005]本发明所述悬臂式钛合金零件的间断回转表面的低温断续干式磨削方法，技术方案是:将被磨削悬臂式钛合金零件安装在数控卧式车床上，使用电镀CBN砂轮进行磨削(所述电镀CBN砂轮是通过电镀方法将CBN磨粒与基体结合形成的砂轮，所述CBN磨粒为立方氮化硼磨粒)，被磨削悬臂式钛合金零件的转速控制在10r/min?12r/min，砂轮的线速度控制在33m/s?37m/s，走刀量控制在0.12mm/r?0.18mm/r，进刀量控制在0.02mm?
0.03mmo
[0006]上述方法中，当被磨削悬臂式钛合金零件为航空发动机风扇转子组件中的钛合金叶片，所述钛合金叶片的磨削加工部位是其叶尖型面时，为了减小磨削时叶尖与砂轮受到的冲击和振动，磨削前优选用弹性橡胶带缠绕各叶片的叶背和叶盆。
[0007]上述方法中，当被磨削悬臂式钛合金零件为航空发动机风扇转子组件中的钛合金叶片，所述钛合金叶片的磨削加工部位是其叶尖型面时，通过夹具将航空发动机风扇转子组件安装在数控卧式车上，所述夹具包括底座、定位轴、螺钉、压板和螺母，底座中心部位设置有与转子组件前轴颈组合的阶梯孔，定位轴一端设置有定位台阶，另一端设置有外螺纹段，轴体上设置有凹槽(设置凹槽是为了与航空发动机风扇转子组件组合时避开其内腔安装的传感器)，压板的中心部位设置有与定位轴组合的通孔；组合方式为:航空发动机风扇转子组件的前轴颈插装在底座中心部位的阶梯孔内，所述阶梯孔的阶梯环面为定位面，定位轴设置有外螺纹段的一端穿过底座插入航空发动机风扇转子组件的内腔并从航空发动机风扇转子组件的后轴颈伸出，定位轴一端设置的定位台阶通过螺钉与底座连接，压板套装在定位轴设置有外螺纹段的一端，螺母安装在定位轴外螺纹段，对压板限位。
[0008]本发明所述方法具有以下有益效果:
[0009]1、本发明所述方法为悬臂式钛合金零件的间断回转表面进行磨削加工提供了一种新方法，解决了不允许使用冷却液的钛合金零件磨削加工的难题。
[0010]2、本发明所述方法采用电镀CBN砂轮低速磨削，因而在干式磨削的条件下避免了被加工零件表面的烧蚀烧伤，保证了磨削质量。
[0011]3、针对航空发动机风扇转子组件中钛合金叶片叶尖型面的磨削，本发明所述方法在磨削前用弹性橡胶带缠绕各叶片的叶背和叶盆，有效减小了磨削时叶尖与砂轮受到的冲击和振动，不仅有利于提高磨削质量，而且有利于提高砂轮的使用寿命。
[0012]4、针对航空发动机风扇转子组件中钛合金叶片叶尖型面的磨削，本发明所述方法通过专用夹具将航空发动机风扇转子组件安装在卧式车床上，因而操作更加方便，定位更加准确。
[0013]5、试验表明，采用本发明所述方法对航空发动机风扇转子组件中钛合金叶片的叶尖型面进行磨削，零件尺寸精度、表面粗糙度、跳动全部达到了设计要求。
【附图说明】
[0014]图1是航空发动机风扇转子组件的示意图。
[0015]图2是夹具的结构示意图及航空发动机风扇转子组件与夹具、测量机构的组合示意图。
[0016]图3是弹性橡胶带缠绕各叶片的叶背和叶盆的示意图。
[0017]图4是弹性橡胶带缠绕各叶片的叶背和叶盆的照片。
[0018]图中，1一航空发动机风扇转子组件、1-1一前轴颈、1-2—后轴颈、1-3—一级叶盘、1-3-1—一级叶盘上的叶片、1-4 一二级叶盘、1-4-1 一二级叶盘上的叶片、1-5—三级叶盘、1-5-1—三级叶盘上的叶片、2—底座、3—定位轴、4 一螺钉、5—压板、6—螺母、7—表架、8—叶背、9 一叶盆、10—弹性橡胶带。
【具体实施方式】
[0019]下面通过实施例并结合附图对悬臂式钛合金零件的间断回转表面的低温断续干式磨削方法作进一步说明。
[0020]本实施例中，被磨削悬臂式钛合金零件为航空发动机风扇转子组件中的叶片，材料为钛合金TC11，磨削加工部位是叶片的叶尖型面。所述航空发动机风扇转子组件如图1所示，其上有3个级的整体叶盘，在一级叶盘1-3上均匀分布着48个叶片1-3-1，在二级叶盘1-4上均匀分布着56个叶片1-4-1，在三级叶盘1-5上均匀分布着72个叶片1_5_1，各级叶盘上叶片的叶尖型面分别组成三个间断的回转表面。
[0021]本实施例在数控卧式车床上用电镀CBN砂轮进行磨削。
[0022]本实施例的操作如下:
[0023](1)缠绕弹性橡胶带
[0024]用弹性橡胶带10对一级叶盘上各叶片的叶背8和叶盆9、二级叶盘上各叶片的叶背8和叶盆9、三级叶盘上各叶片的叶背8和叶盆9分别进行缠绕，如图3、图4所示；
[0025](2)将缠绕了弹性橡胶带的航空发动机风扇转子组件与夹具组合
[0026]所述夹具如图2所示，包括底座2、定位轴3、螺钉4、压板5和螺母6，底座2中心部位设置有与转子组件前轴颈组合的阶梯孔，定位轴3 —端设置有定位台阶，另一端设置有外螺纹段，轴体上设置有凹槽，压板5的中心部位设置有与定位轴组合的通孔；
[0027]组合方式为:航空发动机风扇转子组件的前轴颈1-1插装在底座2中心部位的阶梯孔内，所述阶梯孔的阶梯环面为定位面，定位轴3设置有外螺纹段的一端穿过底座插入航空发动机风扇转子组件的内腔并从航空发动机风扇转子组件的后轴颈1-2伸出，定位轴一端设置的定位台阶通过螺钉4与底座2连接，压板5套装在定位轴设置有外螺纹段的一端，螺母6安装在定位轴外螺纹段，对压板5限位；
[0028](3)将与夹具组合后的航空发动机风扇转子组件安装在数控卧式车床上进行磨削
[0029]将与夹具组合后的航空发动机风扇转子组件安装在控卧式车床上，然后开机磨削，磨削方式是:先对一级叶盘上各叶片的叶尖、二级叶盘上各叶片的叶尖、三级叶盘上各叶片的叶尖分别进行磨削，保留0.1mm的加工余量，然后再对一级叶盘上各叶片的叶尖、二级叶盘上各叶片的叶尖、三级叶盘上各叶片的叶尖一起磨削至最终要求的型面；磨削时，航空发动机风扇转子组件的转速控制在12r/min，砂轮线速度控制在35m/s，走刀量控制在
0.15mm/r，进刀量控制在0.02mm ;磨削过程中，通过百分表对叶片的叶尖型面进行打表检查，控制其加工尺寸(见图2)。
[0030]本实施例加工的航空发动机风扇转子组件中叶片的叶尖型面，经检查，其尺寸精度，表面粗糙度Ral.6，跳动0.05mm全部达到设计图的要求。
【主权项】
1.悬臂式钛合金零件的间断回转表面的低温断续干式磨削方法，其特征是在数控卧式车床上使用电镀CBN砂轮进行磨削，被磨削悬臂式钛合金零件的转速控制在lOr/min?12r/min，砂轮的线速度控制在33?37m/s，走刀量控制在0.12mm/r?0.18mm/r，进刀量控制在 0.02mm ?0.03mm。2.根据权利要求1所述悬臂式钛合金工件的间断回转表面的低温断续干式磨削方法，其特征是被磨削悬臂式钛合金零件为航空发动机风扇转子组件中的钛合金叶片，所述钛合金叶片的磨削加工部位是其叶尖型面，磨削前用弹性橡胶带(10)缠绕各叶片的叶背(8)和叶盆(9)。3.根据权利要求2所述悬臂式钛合金工件的间断回转表面的低温断续干式磨削方法，其特征是通过夹具将航空发动机风扇转子组件安装在数控卧式车上，所述夹具包括底座(2)、定位轴(3)、螺钉(4)、压板(5)和螺母￠)，底座(2)中心部位设置有与转子组件前轴颈组合的阶梯孔，定位轴(3) —端设置有定位台阶，另一端设置有外螺纹段，轴体上设置有凹槽，压板(5)的中心部位设置有与定位轴组合的通孔；组合方式为:航空发动机风扇转子组件的前轴颈插装在底座中心部位的阶梯孔内，所述阶梯孔的阶梯环面为定位面，定位轴设置有外螺纹段的一端穿过底座插入航空发动机风扇转子组件的内腔并从航空发动机风扇转子组件的后轴颈伸出，定位轴一端设置的定位台阶通过螺钉与底座连接，压板(5)套装在定位轴设置有外螺纹段的一端，螺母安装在定位轴外螺纹段，对压板限位。
【专利摘要】本发明所述悬臂式钛合金零件的间断回转表面的低温断续干式磨削方法，将被磨削悬臂式钛合金零件安装在数控卧式车床上，使用电镀CBN砂轮进行磨削，被磨削悬臂式钛合金零件的转速控制在10r/min～12r/min，砂轮的线速度控制在33m/s～37m/s，走刀量控制在0.12mm/r～0.18mm/r，进刀量控制在0.02mm～0.03mm。本发明所述方法解决了不允许使用冷却液的钛合金零件磨削加工的难题。
【IPC分类】B24B1/00, B24B41/06
【公开号】CN105415100
【申请号】CN201510848481
【发明人】陈功, 刘建, 赵小勇, 李芳 , 吴亚军
【申请人】四川成发航空科技股份有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月26日