专利名称：一种钛合金斜面台阶孔的加工方法
技术领域：
本发明涉及钛合金斜面台阶孔的加工刀具及加工，特别提供了一种钛合金斜面台阶孔的加工方法。
背景技术：
在机械技工技术中，特别是在钛合金风扇轴类零件加工制造中，封闭深腔螺纹加工是一大技术难点，此类技术在以前从未有过，是首次接触，没有类似可借鉴的加工工艺。钛合金风扇轴，是关键件，该零件结构复杂，封闭深腔螺纹加工空问狭小，螺纹距端面距离很深，敞开性差，刀具容易振颤且无法观察，螺纹极容易乱扣，加工难度极大。材料为钛合金，属难加工材料，其内封闭深腔螺纹加工按传统的工艺方法无法实现。封闭深腔螺纹加工 技术，必须保证刀具具有足够的刚度且不与轴内孔干涉，才能保证刀具能够安全加工深腔螺纹。对于内孔直径如此小的封闭深腔螺纹，尚无相关加工经验及刀具方案。随着设计性能要求的不断提升，风扇轴类零件的设计结构也在不断变化。封闭深腔螺纹加工技术已经成为一个亟待解决的技术难题。人们迫切希望获得一种技术效果优良的钛合金斜面台阶孔的加工方法。
发明内容
本的目的是提供一种技术效果优良的钛合金斜面台阶孔的加工方法。本发明目的是提供一种能实现钛合金斜面台阶孔的加工方法及其专用刀具，突破钛钛合金斜面台阶孔的加工的技术瓶颈，保证风扇轴研制的顺利进行，为以后类似零件的加工提供了宝贵的经验。本提供了一种钛合金斜面台阶孔的加工方法，其特征在于使用专用的复合加工刀具，所述复合加工刀具为同轴分段式一体化整体结构刀具，按照与刀柄(4)的距离由远及近的顺序串联布置下述三段结构钻头部分(I)、扩孔刀部分(2)、螺帽(3)；所述钛合金斜面台阶孔的加工方法具体要求是①将复合扩孔钻的螺帽进行调整调整至符合台阶深度尺寸要求的位置，将初调整定位螺帽的扩孔钻安装存摇臂钻床上迸行试切，利用深度塞规进行检测，重新调整定位螺帽的位置，直至台阶孔深度合格为好；测量复合扩孔第一部分钻头和第二部分扩孔钻的直径尺寸，使其均在台阶孔的公差范围内，保证台阶孔径尺寸；②进行试验件试验将零件安装在夹具上固定且摆好孔的加工位置，在摇臂钻床上安装平面锪钻，用锪平面钻头将零件榫糟处斜面加工为平面，根据斜面的倾斜度切深不大于O. 5mm,保证孔轴线是垂直于发动机的轴线；将锪钻撤下，安装上复合扩孔钻头，试切削台阶孔，由于是首次使用复合扩孔钻加工该结构台阶孔，只能在试验中摸索加工参数和刀具加工特点，为保证较好的切削效果，充足的冷却液不但可以有较好的冷却效果同时也可对切屑顺利排出有一定效果，复合扩孔钻至限位结构处台阶孔已加工完成，抬起扩钻头，撤下刀具；测量台阶孔各孔径及深度，完成试验件加工；
③试验件经测量合格后进行零件加工根据加工试验件的步骤和经验，以同样方法加工零件，在零件圆周榫槽处有53个均布圆周的台阶孔，用上述试验方法和加工参数加工该圆周孔，经捡验测量均合格；该方法加工斜面上台阶孔突破了钛合金斜面台阶孔加工效率低和同轴度差的技术瓶颈；所述钛合金斜面台阶孔的加工方法的被加工对象是航空发动机钛合金轮盘斜面台阶孔，钛合金轮盘榫槽处销孔位于轮盘直径Φ411. 3mm处，表面倾斜度为18° 22'，台阶孔轴线要求与发动机水平轴线垂直，若保证高效高精度加工难度非常大。通过设计制造特殊结构的专用刀具，采用全新的工艺方法，试验摸索加工过程，满足了盘类零件斜面台阶孔加工的技术要求。突破了以前从未有过类似加工经验的加工工艺，解决了斜面台阶孔难加工的技术瓶颈，保证了零件设计要求，可在同类零件中推广使用，为类似零件加工提供可借鉴的经验，对航空发动机制造技术水平的提升，具有深远的意义和无法估计的经济效益。所述钛合金斜面台阶孔的加工方法中所使用的专用的复合加工刀具中钻头部分(O的前部是符合孔底层台阶孔径尺寸的钻头，钻头为右旋，钻头螺旋角为27度，钻头螺旋距为28. 05，钻头长20mm ;扩孔刀部分(2)符合孔上层台阶孔径尺寸，扩孔钻齿数4，扩孔钻螺旋方向为右旋，孔钻螺旋角为29度，扩孔钻螺旋距为40. 81，工作部分长度15mm，两部分之间有3mm的空刀槽；螺帽(3)部分为扩孔钻的定位结构，采用螺帽(3)的紧固方式通过螺纹固定在组合扩孔钻上，采用试切方式确定所固定的位置，工作时与钻具上的钻套配合使用，当定位螺帽件3底平面与钻套平面相接触时说明台阶深度已加工到位，能够抬起扩孔钻头完成加工，以此来确定加工台阶孔的深度；螺帽(3)为能够调节深度的活动结构，深度调整范围为15mm;刀柄(4)是尾部夹持部分，尾部为I号莫氏圆锥，与摇臂钻床连接；该新型复合扩孔钻头总长为196mm ；
·0013]加工参数为进给量f = O. 08mm/r,转速s=350-500r。本发明突破钛合金斜面台阶孔加工的技术瓶颈，保证了压气机轮盘研制生产的顺利进行，为以后类似零件的加工提供了宝贵的可借鉴的经验。
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明图I为零件深腔螺纹示意图；图2为复合加工刀具结构示意简图；图3为复合加工刀具尺寸示意图；图4为与图3对应的以图3为主视图的左视图；图5为斜面台阶孔结构示意图；图6为斜面台阶孔加工试件示意图。
具体实施例方式实施例I一种能实现钛合金斜面台阶孔的加工方法及其专用刀具，突破钛合金斜面台阶孔加工的技术瓶颈，保证风扇轴研制的顺利进行，为以后类似零件的加工提供了宝贵的经验。一种钛合金斜面台阶孔的加工方法，其使用专用的复合加工刀具，所述复合加工刀具为同轴分段式一体化整体结构刀具，按照与刀柄(4)的距离由远及近的顺序串联布置下述三段结构钻头部分(I)、扩孔刀部分(2)、螺帽(3)；所述钛合金斜面台阶孔的加工方法具体要求是①将复合扩孔钻的螺帽进行调整调整至符合台阶深度尺寸要求的位置，将初调整定位螺帽的扩孔钻安装存摇臂钻床上迸行试切，利用深度塞规进行检测，重新调整定位螺帽的位置，直至台阶孔深度合格为好；测量复合扩孔第一部分钻头和第二部分扩孔钻的直径尺寸，使其均在台阶孔的公差范围内，保证台阶孔径尺寸；②进行试验件试验将零件安装在夹具上固定且摆好孔的加工位置，在摇臂钻床上安装平面锪钻，用锪平面钻头将零件榫糟处斜面加工为平面，根据斜面的倾斜度切深不大于O. 5mm,保证孔轴线是垂直于发动机的轴线；将锪钻撤下，安装上复合扩孔钻头，试切削台阶孔，由于是首次使用复合扩孔钻加工该结构台阶孔，只能在试验中摸索加工参数和刀具加工特点，为保证较好的切削效果，充足的冷却液不但可以有较好的冷却效果同时也 可对切屑顺利排出有一定效果，复合扩孔钻至限位结构处台阶孔已加工完成，抬起扩钻头，撤下刀具；测量台阶孔各孔径及深度，完成试验件加工；③试验件经测量合格后进行零件加工根据加工试验件的步骤和经验，以同样方法加工零件，在零件圆周榫槽处有53个均布圆周的台阶孔，用上述试验方法和加工参数加工该圆周孔，经捡验测量均合格；该方法加工斜面上台阶孔突破了钛合金斜面台阶孔加工效率低和同轴度差的技术瓶颈；所述钛合金斜面台阶孔的加工方法的被加工对象是航空发动机钛合金轮盘斜面台阶孔，钛合金轮盘榫槽处销孔位于轮盘直径Φ411. 3mm处，表面倾斜度为18° 22'，台阶孔轴线要求与发动机水平轴线垂直，若保证高效高精度加工难度非常大。通过设计制造特殊结构的专用刀具，采用全新的工艺方法，试验摸索加工过程，满足了盘类零件斜面台阶孔加工的技术要求。突破了以前从未有过类似加工经验的加工工艺，解决了斜面台阶孔难加工的技术瓶颈，保证了零件设计要求，可在同类零件中推广使用，为类似零件加工提供可借鉴的经验，对航空发动机制造技术水平的提升，具有深远的意义和无法估计的经济效益。所述钛合金斜面台阶孔的加工方法中所使用的专用的复合加工刀具中钻头部分(O的前部是符合孔底层台阶孔径尺寸的钻头，钻头为右旋，钻头螺旋角为27度，钻头螺旋距为28. 05，钻头长20mm ;扩孔刀部分(2)符合孔上层台阶孔径尺寸，扩孔钻齿数4，扩孔钻螺旋方向为右旋，孔钻螺旋角为29度，扩孔钻螺旋距为40. 81，工作部分长度15mm，两部分之间有3mm的空刀槽；螺帽(3)部分为扩孔钻的定位结构，采用螺帽(3)的紧固方式通过螺纹固定在组合扩孔钻上，采用试切方式确定所固定的位置，工作时与钻具上的钻套配合使用，当定位螺帽件3底平面与钻套平面相接触时说明台阶深度已加工到位，能够抬起扩孔钻头完成加工，以此来确定加工台阶孔的深度；螺帽(3)为能够调节深度的活动结构，深度调整范围为15mm;刀柄(4)是尾部夹持部分，尾部为I号莫氏圆锥，与摇臂钻床连接；该新型复合扩孔钻头总长为196mm ；加工参数为进给量f = O. 08mm/r,转速s=350-500r。本实施例所述被加工件钛合金斜面台阶孔Φ4. 5/+0. 12和Φ6. 8/+0. 12深度9. 5±0. 2，位于榫槽内榫糟对称中心线上，整个圆周共53个台阶径向孔均布，孔口表面是18° 22'的斜面，因为对于每一个台阶孔而言都需要单独找正相对应的榫槽位置，不能满足加工实际的需要，数控铣床的自动化优势得不到充分发挥。所以只能在摇臂钻床下加工该圆周径向台阶孔。摇臂钻床夹持刀具的重复定位精度低，加工一个台阶需要装夹和拆卸刀具4次，造成台阶孔同轴度差，甚至错位，多次加工带来的孔径尺寸达不到要求，安装挡销难度大，在零件工作中销孔极易脱离零件，对发动机造成毁灭性破坏。本实施例采用一种新型钻头完成钛合金斜面台阶孔的加工。该新型钻头是一个整体的复合钻头，该钻头结构分为四个部分(如图2)，该新型复合扩孔钻头总长为196mm。加工中刀具一次装夹后完成台阶孔所有要求尺寸，各孔径不同轴线现象己得以解决，各孔径尺寸要求由复合扩孔钻直径保证，台阶孔较大孔径的先钻孔后扩孔的加工方法由复合扩孔钻在一次钻削过程中得以实现，提高零件的加工效率。在试验件试验过程中，首先将零件安装在夹具上固定且摆好孔的加工位置，将初调整定位螺帽的扩孔钴安装在摇臂钻床上进行试切，利用深度塞规进行检测，重新调整定位螺帽的位置，直至台阶孔深度合格为好。在摇臂钻床上安装平面锪钻，用锪平面钻头将零件榫槽处斜面加工为平面，根据斜面的倾斜度切深不大于O. 5mm，保证孔轴线是垂直于发动 机的轴线；将锪钻撤下，安装上复合扩孔钻头，试切削台阶孔，由于是首次使用复合扩孔钻加工该结构台阶孔，只能在试验中摸索加工参数和刀具加工特点。最后得出最佳切削参数为进给量f = O. 08mm/r,转速s=350_500r,为保证较好的切削效果,充足的冷却液不但可以有较好的冷却效果同时也可对切屑顺利排出有一定效果，复合扩孔钻至限位结构处台阶孔已加工完成，抬起扩钻头，撤下刀具。试验件加工合格。试验件经测量合格后进行零件加工。根据加工试验件的步骤和经验，以同样方法加工零件，在零件圆周榫槽处有53个均布圆周的台阶孔，用上述试验方法和加工参数加工该圆周孔，经检验测量均合格。该方法加工斜面上台阶孔突破了钛合金斜面台阶孔加工效率低和同轴度差的技术瓶颈。本实施例突破钛合金斜面台阶孔加工的技术瓶颈，保证了压气机轮盘研制生产的顺利进行，为以后类似零件的加工提供了宝贵的可借鉴的经验。
权利要求
1.一种钛合金斜面台阶孔的加工方法，其特征在于使用专用的复合加工刀具，所述复合加工刀具为同轴分段式一体化整体结构刀具，按照与刀柄(4)的距离由远及近的顺序串联布置下述三段结构钻头部分(I)、扩孔刀部分(2)、螺帽(3)； 所述钛合金斜面台阶孔的加工方法具体要求是 ①将复合扩孔钻的螺帽进行调整调整至符合台阶深度尺寸要求的位置，将初调整定位螺帽的扩孔钻安装存摇臂钻床上迸行试切，利用深度塞规进行检测，重新调整定位螺帽的位置，直至台阶孔深度合格为好；测量复合扩孔第一部分钻头和第二部分扩孔钻的直径尺寸，使其均在台阶孔的公差范围内，保证台阶孔径尺寸； ②进行试验件试验将零件安装在夹具上固定且摆好孔的加工位置，在摇臂钻床上安装平面锪钻，用锪平面钻头将零件榫糟处斜面加工为平面，根据斜面的倾斜度切深不大于O.5mm，保证孔轴线是垂直于发动机的轴线；将锪钻撤下，安装上复合扩孔钻头，试切削台阶孔，复合扩孔钻至限位结构处台阶孔已加工完成，抬起扩钻头，撤下刀具；测量台阶孔各孔径及深度，完成试验件加工； ③试验件经测量合格后进行零件加工根据加工试验件的步骤和经验，以同样方法加工零件，在零件圆周榫槽处有53个均布圆周的台阶孔，用上述试验方法和加工参数加工该圆周孔。
2.按照权利要求I所述钛合金斜面台阶孔的加工方法，其特征在于所述钛合金斜面台阶孔的加工方法的被加工对象是航空发动机钛合金轮盘斜面台阶孔，钛合金轮盘榫槽处销孔位于轮盘直径Φ411. 3mm处，表面倾斜度为18° 22'，台阶孔轴线要求与发动机水平轴线垂直。
3.按照权利要求I或2所述钛合金斜面台阶孔的加工方法，其特征在于所述钛合金斜面台阶孔的加工方法中所使用的专用的复合加工刀具中钻头部分(I)的前部是符合孔底层台阶孔径尺寸的钻头，钻头为右旋，钻头螺旋角为27度，钻头螺旋距为28. 05，钻头长20mm;扩孔刀部分(2)符合孔上层台阶孔径尺寸，扩孔钻齿数4，扩孔钻螺旋方向为右旋，孔钻螺旋角为29度，扩孔钻螺旋距为40. 81，工作部分长度15mm，两部分之间有3mm的空刀槽；螺帽(3)部分为扩孔钻的定位结构，采用螺帽(3)的紧固方式通过螺纹固定在组合扩孔钻上，采用试切方式确定所固定的位置，工作时与钻具上的钻套配合使用，当定位螺帽件3底平面与钻套平面相接触时说明台阶深度已加工到位，能够抬起扩孔钻头完成加工，以此来确定加工台阶孔的深度；螺帽(3)为能够调节深度的活动结构，深度调整范围为15mm ;刀柄(4)是尾部夹持部分，尾部为I号莫氏圆锥，与摇臂钻床连接；该新型复合扩孔钻头总长为 196mm ； 加工参数为进给量f = O. 08mm/r，转速s=350_500r。
全文摘要
一种钛合金斜面台阶孔的加工方法，其特征在于使用专用的复合加工刀具，所述复合加工刀具为同轴分段式一体化整体结构刀具，按照与刀柄(4)的距离由远及近的顺序串联布置下述三段结构钻头部分(1)、扩孔刀部分(2)、螺帽(3)；所述钛合金斜面台阶孔的加工方法具体要求是①将复合扩孔钻的螺帽进行调整；②进行试验件试验；③试验件经测量合格后进行零件加工。本发明突破钛合金斜面台阶孔加工的技术瓶颈，保证了压气机轮盘研制生产的顺利进行，为以后类似零件的加工提供了宝贵的可借鉴的经验。
文档编号B23B51/08GK102922227SQ201210308709
公开日2013年2月13日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者隋景丛, 于洁, 谢尊宁, 张国立 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司