一种难加工材料涡轮盘中心孔精密尺寸的加工方法与流程

1.本发明涉及难加工材料机械加工领域，具体涉及一种难加工材料涡轮盘中心孔精密尺寸的加工方法。


背景技术：

2.为了提高发动机使用性能，航空发动机涡轮盘采用难加工材料粉末合金，以提升涡轮前温度，粉末合金材料中的co、al和ta元素能够提升合金的强度和韧性，但加工性能明显降低。为了满足航空发动机转子平衡和组合件的装配要求，涡轮盘类零件轮毂处中心孔的厚度一般要求达到100mm以上，直径尺寸一般在φ80mm-φ150mm之间，尺寸公差一般要求在0.025mm以内，圆柱度或跳动一般要求在0.015mm以内。该中心孔是轮盘使用过程中的高应力区，尺寸和形位公差要求高。一般采用磨削工艺保证，由于孔直径小且深，机床磨削主轴和使用的砂轮直径均较小，加工过程中容易产生带稍和振刀现象，需反复修磨保证轮盘中心孔尺寸和形位公差，加工效率低，表面质量保证困难。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种难加工材料涡轮盘中心孔精密尺寸的加工方法，加工效率高，加工后的表面质量好。
4.为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：
5.一种难加工材料涡轮盘中心孔精密尺寸的加工方法，包括以下步骤：
6.步骤1、磨削加工涡轮盘中心孔至实际单边余量达到设定单边余量；
7.步骤2、检测涡轮盘中心孔的稍度，根据稍度对磨削程序进行修正或补偿；
8.步骤3、将磨削砂轮圆角半径修正为0.5mm～1mm，调整磨削砂轮主轴轴线与涡轮盘中心孔轴线呈1
°
～2
°
夹角；
9.步骤4、采用上下走刀或切入式的磨削方法，用修正或补偿后的磨削程序磨削加工涡轮盘中心孔，完成涡轮盘中心孔的加工。
10.进一步地，步骤1中，设定单边余量为0.02mm～0.03mm。
11.进一步地，步骤1中，采用上下走刀的磨削方法磨削加工涡轮盘中心孔至实际单边余量达到设定单边余量。
12.进一步地，还包括：
13.步骤5、检测用修正或补偿后的磨削程序磨削加工后的涡轮盘中心孔的直径和形位公差。
14.进一步地，磨削砂轮采用cbn砂轮。
15.进一步地，当涡轮盘中心孔为台阶孔时，步骤4中磨削加工涡轮盘中心孔的下出口端面时，将磨削砂轮停留3s～6s。
16.进一步地，步骤3中，将磨削砂轮圆角半径修正为0.5mm。
17.进一步地，步骤3中，调整磨削砂轮主轴轴线与涡轮盘中心孔轴线呈1
°
夹角。
18.进一步地，步骤3中，调整磨削砂轮主轴轴线与涡轮盘中心孔轴线呈2
°
夹角。
19.进一步地，步骤3中，调整磨削砂轮主轴轴线与涡轮盘中心孔轴线呈1.5
°
夹角。
20.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供的一种难加工材料涡轮盘中心孔精密尺寸的加工方法，首先通过常规的磨削加工工艺将涡轮盘中心孔加工至实际单边余量达到设定单边余量；然后检测涡轮盘中心孔的稍度，根据稍度对磨削程序进行修正或补偿；接着将磨削砂轮圆角半径修正为0.5mm～1mm，调整磨削砂轮主轴轴线与涡轮盘中心孔轴线呈1
°
～2
°
夹角；最后采用上下走刀或切入式的磨削方法，用修正或补偿后的磨削程序磨削加工涡轮盘中心孔，完成涡轮盘中心孔的加工。也就是说，根据涡轮盘中心孔的实际带稍情况，通过修整磨削砂轮和修正磨削程序，通过对较小余量时中心孔的尺寸和形位公差的检测结果，对磨削砂轮和磨削数控程序进行修正，以补偿磨削让刀量，并消除磨削振刀纹，提高了加工效率，解决了发动机关键转子零件涡轮盘中心孔的磨削质量问题。
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为涡轮盘中心孔常规加工要求示例；
24.图2为常规磨削后涡轮盘带稍情况示意图；
25.图3为涡轮盘修整后的磨削方式示意图；
26.图4为砂轮修整状态示意图。
27.图中：1-涡轮盘；2-中心孔；3-砂轮。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1所示为涡轮盘中心孔常规加工要求示例，图2为常规磨削后涡轮盘带稍情况示意图，中心孔产生稍度。
30.作为本发明的某一具体实施方式，一种难加工材料涡轮盘中心孔精密尺寸的加工方法，包括以下步骤：
31.步骤1、磨削加工涡轮盘1的中心孔2至实际单边余量达到设定单边余量。
32.优选的，采用上下走刀的磨削方法磨削加工涡轮盘中心孔至实际单边余量达到设定单边余量。
33.优选的，设定单边余量为0.02mm～0.03mm。
34.步骤2、检测涡轮盘中心孔的稍度，根据稍度对磨削程序进行修正或补偿；
35.步骤3、如图4所示，将磨削砂轮3圆角半径r修正为0.5mm～1mm，调整磨削砂轮主轴轴线与涡轮盘中心孔轴线呈1
°
～2
°
夹角。
36.优选的，将磨削砂轮圆角半径修正为0.5mm。
37.优选的，调整磨削砂轮主轴轴线与涡轮盘中心孔轴线呈1
°
夹角。
38.优选的，调整磨削砂轮主轴轴线与涡轮盘中心孔轴线呈1.5
°
夹角。
39.优选的，调整磨削砂轮主轴轴线与涡轮盘中心孔轴线呈2
°
夹角。
40.步骤4、如图3所示，采用上下走刀或切入式的磨削方法，用修正或补偿后的磨削程序磨削加工涡轮盘中心孔，完成涡轮盘中心孔的加工。
41.当涡轮盘中心孔为台阶孔时，优选的，磨削加工涡轮盘中心孔的下出口端面时，将磨削砂轮停留3s～6s，能够消除0.01mm以内中心孔的稍度。
42.步骤5、检测用修正或补偿后的磨削程序磨削加工后的涡轮盘中心孔的直径和形位公差。
43.本发明中，磨削砂轮采用cbn砂轮。
44.实施例
45.加工粉末合金盘轴一体化涡轮盘中心孔，零件材料为粉末合金fgh99，需磨削中心孔上端面距零件端面约50mm，下端面距零件端面约180mm。如果采用传统的加工方法：采用cbn砂轮上下走刀的方式磨削，一般会使得中心孔带稍度0.02mm～0.03mm，需反复多次修磨，才能保证设计图样要求；采用靠磨削方式，中心孔深度较大，残留的接刀棱不易消除，无法保证孔的加工质量。
46.采用本发明的加工方法时，用直径为φ80的cbn砂轮，在用常规的上下走刀的磨削工艺将中心孔磨削至单边0.03mm余量后，检测中心孔的稍度(圆柱度)，根据检测结果，对向下磨削的程序进行修正或补偿(如设备有补偿功能)，将磨削砂轮圆角半径修正为0.5mm。磨削前，将磨削砂轮主轴倾斜1
°
～2
°
进行磨削，以减小磨削至出口时的抗力和振刀现象。磨削过程中，根据机床的负载显示情况，判断修正值的准确性，可根据实际情况进行再次修正，一般修正最多两次，即可较好的消除常规磨削造成的带稍现象，将工序加工效率提升25％以上。
47.本发明是一种利用数控磨床砂轮修整和编程的功能，根据零件实际带稍情况，通过修整砂轮和修正磨削程序，改变磨削方式，进行补偿或修正的加工方法，具有很强的适应性及工程推广价值。
48.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。