一种合金类薄壁焊接垫圈的加工方法与流程

本发明涉及焊接垫圈领域，具体涉及一种合金类薄壁焊接垫圈的加工方法。

背景技术：

某型航空发动机喷口焊圈材料为GH536，其形状为薄片带孔式结构(见图1)，其作用是将燃油喷嘴喷口与壳体组件装配连接后进行熔化焊接，保证准确的定位连接和油路密封。

目前，焊接垫圈采用的传统加工模式为在数控车床上逐个加工，然后去除零件毛刺。由于焊接垫圈材料为镍基高温合金，零件精度高，薄壁，加工中易变形，零件加工后产生的毛刺比较硬，在去毛刺时，原工艺采用双手拿捏零件，用高速旋转的电机夹持磨头去除毛刺。由于零件尺寸小，批量大，长时间徒手拿捏零件进行操作劳动强度大，手指容易僵化，不但加工效率低，毛刺去除不彻底，而且人员造成人员安全伤害，因此，如何实现焊接垫圈的高效安全生产成了急待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种合金类薄壁焊接垫圈的加工方法，在保证加工质量的同时有效减少毛刺，提高加工效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

待加工的合金类薄壁焊接垫圈的外圆直径为R1，内孔直径为R2，厚度为d1，内孔一端设置第一倒角，该合金类薄壁焊接垫圈的加工包括以下步骤：

(1)在管状原料内孔一端加工第一倒角；在管状原料距该端面依次为L₁、L₂……、L_n-1和L_n处内切第二倒角；

(2)采用宽度为d2的斜刃切断刀，在L₁处从外圆向内孔切断，再在管状原料内孔切断后的一端加工第一倒角；然后在L₂处从外圆向内孔切断；

(3)重复步骤(2)直至L_n处切断，得到n个合金类薄壁焊接垫圈；

其中，n≥2且为自然数，L_n-L_n-1＝d2+a，a为d1的10～20％；L₁＝d1。

进一步地，步骤(1)中的管状原料是由棒状原料依次经过平端面、粗车外圆、精车外圆和钻孔得到的。

进一步地，棒状原料采用刀尖直径为0.2mm的刀片进行平端面、粗车外圆和精车外圆。

进一步地，钻孔采用的是合金钻头，钻孔深度为10mm。

进一步地，钻孔时，先粗钻直径比R2小0.4～0.6mm的内孔，然后再用镗刀精镗内孔至直径等于R2。

进一步地，第二倒角的深度为0.1～0.2mm，角度为15～30°。

进一步地，步骤(2)中切断时，管状原料以1800～2500r/min的速度旋转，斜刃切断刀以0.01～0.025mm/r的速度从外圆向内孔推进。

进一步地，步骤(2)中的斜刃切断刀主偏角为60°。

进一步地，步骤(3)得到的合金类薄壁焊接垫圈通过台阶开口式夹套装夹在电机上，同时手持什锦半圆锉刀去除毛刺。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过采用管状原料，先在端面加工第一倒角，然后在内孔对应各个位置处分别内切第二倒角，同时通过配合斜刃切断刀在首个第二倒角处从外圆向内孔切断，接着在端面加工第一倒角，再在下一个第二倒角处从外圆向内孔切断，如此重复，可以实现连续加工多个零件；同时，本发明切断处提前进行内切第二倒角，可减小焊接垫圈切断面毛刺，避免产生环状坚硬毛刺；采用斜刃切断刀可以避免切断后在零件所切端面处留有环形铁屑圈，可减小零件切断表面的残余毛刺；本发明加工工艺简单、生产效率高，加工质量好，可有效避免薄壁零件的加工变形，有效减少毛刺，其生产效率与原工艺相比提高了六倍以上。本发明可提升零件加工效率，特别是针对薄壁易变形的小型高精度焊接垫圈，可广泛用于航空、航天及民用发动机高精度焊接垫圈的制造中。

进一步地，本发明通过先粗钻直径比R2小0.4～0.6mm的内孔，然后再用镗刀精镗内孔，保证加工精度。

进一步地，本发明通过采用台阶开口式夹套，能够将零件快速装夹于电机，提高效率，减轻劳动强度。

【附图说明】

图1是本发明中待加工的合金类薄壁焊接垫圈的结构示意图；

图2(a)是本发明中内切第二倒角的结构示意图，图2(b)是图2(a)中A处的局部放大图；

图3(a)是本发明中零件切断示意图，图3(b)是图3(a)中B处的局部放大图；

图4(a)是本发明中台阶开口式夹套示意图；图4(b)是图4(a)中C-C向剖视图。

其中：1-合金类薄壁焊接垫圈；2-管状原料；3-斜刃切断刀；4-台阶开口式夹套；5-第一倒角。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

参见图1，本发明待加工的合金类薄壁焊接垫圈1的外圆直径为R1，内孔直径为R2，厚度为d1，内孔一端设置第一倒角5，该合金类薄壁焊接垫圈1的加工包括以下步骤：

(1)粗、精车外圆：棒状原料采用刀尖直径为0.2mm的外圆刀片依次经过平端面、粗车外圆和精车外圆；

(2)钻孔：采用合金钻头加工内孔；钻孔深度为10mm；粗钻直径比R2小0.4～0.6mm的内孔；

(3)镗孔、内切倒角：用镗刀先精镗内孔至直径等于R2，精镗管状原料2内孔端面的第一倒角5至其要求尺寸；然后，根据合金类薄壁焊接垫圈1尺寸宽度在内孔对应各个位置处，比如在管状原料2距该端面依次为L₁、L₂……、L_n-1和L_n处内切第二倒角，第二倒角深度依据合金类薄壁焊接垫圈1结构而定，本发明可以优选第二倒角的深度为0.10～0.20mm，角度为15～30°；如图2(a)和图2(b)所示，其中L₁、L₂……、L_n-1和L_n分别为根据零件宽度确定的切断位置，利用镗刀在各个切断位置处内切深度0.15mm的第二倒角；

(4)切断：如图3(a)和图3(b)所示，采用宽度为d2的斜刃切断刀3，管状原料2以n＝1800～2500r/min的速度旋转，斜刃切断刀3以F＝0.01～0.025mm/r的速度在L₁处从外圆向内孔推进，直至将管状原料2切断，再在管状原料2内孔切断后的一端加工第一倒角5；然后在L₂处从外圆向内孔切断；

(5)重复步骤(4)直至L_n处切断，得到n个合金类薄壁焊接垫圈1；

(6)去毛刺：得到的合金类薄壁焊接垫圈1通过台阶开口式夹套4装夹在电机上，同时手持什锦半圆锉刀去除毛刺。台阶开口式夹套4如图4(a)和图4(b)所示，其上设置缺口，装夹在电机上时，其缺口合拢夹紧合金类薄壁焊接垫圈1，取下后自然松开合金类薄壁焊接垫圈1，方便下一次装夹。

其中，n≥2且为自然数，L_n-L_n-1＝d2+a，a为d1的10～20％；L₁＝d1。

以下以具体的实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例一

1)粗、精车外圆：采用刀尖直径R为0.2mm的刀片，平端面、粗、精车外圆，保证外圆尺寸R1为6.5mm，长度为10mm；

2)钻孔：打中心孔，采用直径4.3mm合金钻头钻孔，留0.4mm左右加工的余量；保证钻孔深度10mm；

3)镗孔：精镗内孔，保证内孔直径R2为4.5mm，精镗内孔端面的第一倒角5，第一倒角5的角度为45°，直边长度为0.4mm；然后在距端面距离分别为0.5mm、2.1mm、3.7mm、5.3mm、6.9mm、8.5mm处内切第二倒角，第二倒角深度0.15mm，角度为15°；

4)切断：选用宽度为1mm、主偏角为60°的斜刃切断刀3，然后利用它在内孔第二倒角对应位置处从外圆向内孔切断；重复在端面内切第一倒角5和在第二倒角处切断，可以实现连续加工6个合金类薄壁焊接垫圈1；本实施例中相邻第二倒角之间的距离均为1.6mm，比合金类薄壁焊接垫圈1厚度0.5mm和斜刃切断刀3的宽度之和大0.1mm，在切断时，保证加工合金类薄壁焊接垫圈1长度，相当于参数a为合金类薄壁焊接垫圈1厚度d1的20％；6个合金类薄壁焊接垫圈1有一定的加工余量，可以通过外圆车刀再对端面进行精加工至标准尺寸；

5)去毛刺：利用台阶开口式夹套4将上述切断合金类薄壁焊接垫圈1装夹于高速电机，通过手持什锦半圆锉刀，去除微小毛刺。

本发明能减轻操作者的劳动强度，加工方法简便，毛刺去除干净，是一种高温合金类焊接垫圈的高效加工方法，以提高航空发动机燃油喷嘴零件生产效率及质量稳定性。本发明具有如下优点：

1、用外圆刀片根据零件的最终尺寸要求粗、精车一定长度的棒料，保证其长度可加工多个零件；

2、采用合金钻头加工内孔，按照最终尺寸要求，在内孔径向保留0.5mm左右加工的余量，保证其长度可以加工多个零件；

3、采用镗刀先精镗内孔及端面第一倒角5至其要求尺寸，然后，根据零件尺寸宽度在内孔对应各个位置处分别内切第二倒角，其目的为零件切断后减少表面毛刺，避免产生环状坚硬毛刺；

4、本发明选用宽度为1mm、主偏角为60°的斜刃切断刀3，然后利用它根据零件尺寸宽度从外圆向内孔切断；重复步骤(4)可以实现连续加工多个零件。

5、利用台阶开口式夹套4将零件装夹于高速电机，通过手持什锦半圆锉刀，去除微小毛刺。

本发明采用斜刃切断刀3可以避免切断后在零件所切端面处留有环形铁屑圈，可减小零件切断表面的残余毛刺；镗刀在每件零件切断处提前进行内切倒角，可减小合金类薄壁焊接垫圈1切断面毛刺；采用台阶开口式夹套4，可以实现零件在电机上的快速装夹，且将合金类薄壁焊接垫圈1装夹于高速电机上去除毛刺，可实现零件高速稳定旋转，提高去毛刺效率。