一种高温合金环形件的车削切断方法与流程

本发明属于数控车削加工技术领域，具体涉及一种高温合金环形件的车削切断方法。

背景技术：

高温合金(尤其是镍基高温合金)零件硬度高、强度高，韧性大，在车削切断时存在滞后断裂现象，切断点位置难于控制，易产生较大毛刺甚至残留，造成切断表面质量差，尺寸超差甚至零件报废的后果。传统加工切断面方式基本是切断时留有余量，然后再增加工序加工切断面，此种加工方法使用涨紧或顶紧的方式装夹零件，零件的圆度差，端面跳动大，而且在加工的过程中易产生变形，这种加工方式针对小直径低精度的零件可以保证零件质量，但加工时间长，成本高，针对大直径(直径大于1700mm)高精度的零件不仅加工时间长，成本高，而且尺寸无法保证。

技术实现要素：

针对高温合金环形零件难于加工，切断时切断点难于控制，切断表面质量差，零件尺寸不易保证的特点，本发明提出一种高温合金环形件的车削切断方法。本发明所采用的技术方案如下：

一种高温合金环形件的车削切断方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：合并整体加工：将切面预留工序及加工切断面工序这两个工序合并成一个工序，切断时直接保证零件表面质量和尺寸。

步骤二：斜线补偿加工和刀尖控制：1.采用斜线补偿加工方式：零件切断时，编制向上偏移刀具走刀路线的数控程序，使得刀具走刀路线向上偏移，补偿实际刀具轨迹向下偏移的情况；2.刀尖控制：切断时，按照加工要求，选择先在零件外圆车加工一倒角，使倒角下边缘距离刀具下端面一定距离，这样切削过程中刀具下刀尖先磨损，当刀具上刀尖切削到零件时，比下刀尖锋利，刀具轨迹向上偏移。

步骤三：内倒角控制：在零件内圆使用蓖齿刀加工内倒角，其略大于加工要求理论倒角值，对滞后断裂进行补偿，然后再进行切断，使得切断点控制在所需的位置。

使用蓖齿刀加工环形件内圆倒角，倒角大小为λ·45°，其中r为蓖齿刀刀具半径值，α·45°为零件加工要求理论倒角值。

采用斜线补偿加工方式，使用切断刀根据尺寸从外圆向内切断零件，以零件上端面为z向零点zo,其中刀具轨迹为：xidz-b；xodw+(id-od)×0.01/20；其中id为零件外圆尺寸，od为零件内圆尺寸，b为零件高度，(id-od)×0.01/20为z向偏移量，加工参数：进给f＝0.1mm/转，转速25-30m/min。

本发明的有益效果是：本发明提供一种高温合金环形件的车削切断方法，该加工方法操作简单，应用效果明显，改变了传统高温合金环形件切断的方式，能够有效控制切断时零件断裂位置，使得切断表面质量好，尺寸合格，一次加工即解决了传统的留余量切断，再加工切断面仍难以保证零件质量和尺寸的问题，起到节约加工时间和工装费用，提升零件质量，提高零件合格率的作用，节约每件零件加工时间240分钟以上，节约夹具费用每项新件约5万元，提高产品合格率约15％，推广后每年可为公司节约成本约200万元。可以广泛应用于大型涡扇航空发动机及燃机等高温合金环形件的车削切断加工，市场前景极为广阔。

附图说明

图1为本发明一大型涡扇航空发动机高温合金环形件零件结构示意图；

图2为传统加工切断面方式示意图；

图3为本发明中零件切断刀具轨迹偏移示意图；

图4为本发明中刀尖磨损补偿示意图；

图5为本发明中倒角加工示意图；

图6为本发明中加工过程流程图。

符号说明：1-夹具；2-垫块；3-压板；4-螺栓；5零件。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明，结合附图对本发明进行进一步详细描述。

下面参照图1-6来描述根据本发明的实施例提供的一种高温合金环形件的车削切断方法。

如1至图6所示，一种高温合金环形件的车削切断方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：合并整体加工：传统方法基本是分为两个工序，第一道工序切断时留有余量，第二道工序加工切断面(见附图2所示)，本申请将切面预留工序及加工切断面工序这两个工序合并成一个工序，切断时直接保证零件表面质量和尺寸(见附图1所示)。

步骤二：斜线补偿加工和刀尖控制：高温合金环形零件切断时，径向阻力大，导致刀架微量变形偏移，从而造成实际切削刀具轨迹向下偏移的情况(见附图3所示)。因此，本申请采用斜线补偿加工方式：零件切断时，编制向上偏移刀具走刀路线，补偿实际刀具轨迹向下偏移的情况；刀尖控制：切断时，当两侧刀尖锋利程度不同时，切断刀具轨迹会向刀尖相对锋利的方向偏移(见附图4所示)，本申请选择先在零件外圆车加工一倒角，使倒角下边缘距离刀具下端面一定距离，这样切削过程中刀具下刀尖先磨损，当刀具上刀尖切削到零件时，比下刀尖锋利，刀具轨迹向上偏移。

步骤三：内倒角控制：高温合金零件强度高，韧性大，切断点位置难于控制，切断滞后断裂，因此，本申请在零件内圆使用蓖齿刀加工内倒角，其值略大于加工要求理论倒角值，对滞后断裂进行补偿，然后再进行切断，使得切断点控制在我们所需的位置。

为具体说明加工方式，以我厂加工的一大型涡扇航空发动机大直径高精度环形件为例说明。本发明的具体加工过程，见表1工步刀具参数表：

步骤一：平端面(如表1中尺寸①上端面)。

步骤二：粗车外圆及内圆,去除毛料内外圆大部分余量，内外单边均匀留0.5mm余量。

步骤三：粗车槽(如表1中尺寸②⑧)，单边留余量0.35mm余量。

步骤四：精车槽(如表1中尺寸①②⑧)。

步骤五：加工内侧斜槽r、外侧斜槽r(如表1尺寸⑤⑥⑦)。

步骤六：精车外圆及倒角。在零件外圆加工一倒角，该倒角既满足零件尺寸，又可实现刀尖磨损补偿的效果。

步骤七：精车内圆及倒角。使用蓖齿刀加工环形件内圆45°倒角(见附图5所示)，倒角大小为λ·45°，其中r为蓖齿刀刀具半径值，α·45°为加工要求理论倒角值。

步骤八：切断。采用斜线补偿加工方式，使用切断刀根据尺寸从外圆向内切断零件，以零件上端面为z向零点z0,其中刀具轨迹为：

xidz-b；xodw+(id-od)×0.01/20；

其中id为零件外圆尺寸，od为零件内圆尺寸，b为零件高度，(id-od)×0.01/20为z向偏移量(x向每切削20mm，刀具轨迹向z向正方向偏移0.01mm)。

加工参数：进给f＝0.1mm/转,转速25-30m/min，所有未注单位:mm

这样由于切断过程中工件内部产生弹性变形和滑移，零件在倒角点a点处(见附图5所示)断裂，加工出来的零件毛刺小，表面质量好，尺寸合格。

表1工步刀具参数表