一种零件内孔表面粗糙度控制方法与流程

本发明涉及机械加工，具体地，涉及一种零件内孔表面粗糙度控制方法。

背景技术：

1、航空发动机上涡轮连接轴属于发动机的涡轮部件，如说明书附图1所示，其用于连接压气机转子和燃气涡轮转子，将燃气涡轮转子发出的功率传递至压气机转子，带动压气机运转。如图所示，零件的a面为螺母装配面，可视为内孔表面，该面需进行喷丸强化，且最终表面粗糙度要求为ra0.4。

2、在常规操作中，上述螺母装配面需要经过车削、磨削、喷丸加工形成，喷丸后表面粗糙度一般在ra1.0-ra1.6之间，若需降低表面粗糙度需对喷丸面进行再加工。根据企标规定，喷丸后，可对喷丸区进行小余量加工，加工去除量不得超过弧高度值的10％，且应确保在10倍放大镜下，可见喷丸痕迹且加工过程中工件表面发热不超过热处理温度538℃。目前为降低喷丸面粗糙度所采用的常规方案是使用金相砂纸对喷丸面进行抛光或采用常规磨削方法对喷丸层进行加工。然而经过试验得出，以上两种方法加工过程中均会产生大量热量，会使喷丸层出现应力松弛；且金相砂纸抛光效率极低，严重影响到了装配进度。

3、经统计，由于螺母装配面加工工艺条件无法满足ra0.4的粗糙度要求，导致螺母装配的合格率不足40％。

4、公开号为cn112404913a的专利公开一种钛合金整体叶盘叶片加工工艺方法，通过调整整体叶盘叶片加工工艺路线，采用“粗精一次铣削成型→振动光饰→叶片激光强化→叶片喷丸→补振动光饰”的方法加工；其中，将叶片铣削成型改为一次装夹定位，加工出最终的叶型，显著提高叶片几何尺寸及表面状态成型质量；取消手工抛光，提高了产品的加工效率50％；保证各叶片最终状态的一致性及稳定性，产品合格率达到90％。

5、上述专利针对叶片表面成型质量，整体调整了叶片加工工艺路线，但其表面粗糙度是通过“粗开槽+混合铣削”设置合理的余量及切削参数来保证的，该步骤即完成了所有叶片几何尺寸的精确成型，为叶片后续光饰及强化处理提供了良好的基础，其振动光饰操作仅采用传统的常规磨料加工即可达到要求。且该零件的加工属于外表面加工，整体改变加工工艺路线便利可行。

6、而涡轮连接轴的螺母装配面加工，属于内表面加工，其车削、磨削、喷丸的工艺操作无法作出颠覆性改变，因此，如何在沿袭传统工艺路线的同时保证螺母装配面粗糙度达到装配要求，是一项亟需解决的难题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于针对零件内孔表面粗糙度加工控制的难点，提供一种在不改变整体工艺路线的前提下使粗糙度满足要求的控制方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种零件内孔表面粗糙度控制方法，零件内孔处具有外圆和法兰安装边，所述控制方法包括对所述表面依次进行的车削、磨削、喷丸和磨料抛光步骤，喷丸前所述表面粗糙度控制在ra0.4以内，喷丸后所述表面的表面粗糙度控制在ra0.8以内；磨料抛光步骤中，零件置于磨具光整设备中进行抛光，所述磨具光整设备包括可旋转的料筒，料筒内盛有磨料，零件固定在料筒内并跟随料筒旋转，所述料筒内设有震动发生器激发磨料产生震动翻滚；所述磨料抛光步骤包括第一次抛光和第二次抛光，第一次抛光和第二次抛光所采用的磨料大小不同、料筒转速不同。

4、进一步地，所述磨具光整设备内料筒数量为多个，多个料筒可围绕磨具光整设备中心进行公转。

5、更进一步地，第一次抛光的磨料为第一三棱柱结构，所述第一三棱柱结构的横截面为等边三角形，磨料光整时间为80～90min,料筒自身旋转速度为270～350r/min，多个料筒的公转速度为55～65r/min。

6、再进一步地，第二次抛光的磨料为第二三棱柱结构，所述第二三棱柱结构的横截面为等边三角形，第二三棱柱结构的横截面的边长大于第一三棱柱结构的横截面的边长，磨料光整时间为80～90min,料筒自身旋转速度为380～420r/min，多个料筒的公转速度为75～85r/min。

7、进一步地，对零件进行磨料抛光前，对零件无需抛光的部位刷涂可剥涂料进行保护。

8、进一步地，磨削步骤采用专用夹具夹持零件，磨削步骤所采用砂轮的砂轮杆为大直径短杆，磨削步骤的磨削参数为：涡轮连接轴转速为25～35r/min，砂轮线速度为18～20m/s，粗磨进刀量0.012～0.016mm，粗磨剩余量0.08～0.12mm，精磨进刀量0.008～0.012mm。

9、更进一步地，所述专用夹具包括圆盘、定位环和衬套，所述定位环套设在零件远离所述表面的端部的外周，所述定位环外圆面上设置止口，所述止口朝向所述表面布置，所述圆盘套设在止口上，所述圆盘朝向所述表面的端面具有台阶槽，所述衬套一端和台阶槽紧贴、另一端和零件的外圆及法兰安装边贴合。

10、更进一步地，磨削步骤所用砂轮粒度为80。

11、更进一步地，所述砂轮采用p40x40x13sa80kv砂轮。

12、进一步地，喷丸步骤的加工参数为：喷丸强度：f12.5～17.5a；丸粒流量：5kg/min；喷射角度：85°；喷嘴移动速度：100mm/min；丸粒规格：zg18；喷丸距离：100±10mm；气源压力：0.35mpa。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、本控制方法仅在零件喷丸后增加磨料抛光工序，通过对磨削后和喷丸后的粗糙度进行硬性要求，为磨料抛光后螺母装配面粗糙度达标提供先决条件；磨料抛光操作中，特别设计了零件自转和公转两种运动相结合，使磨料和内孔表面发生更多更密切的接触，使喷丸层的抛光去除量处在0.002mm以内；

15、本控制方法通过对磨削参数和喷丸参数进行再设计，从源头控制零件内孔表面的粗糙度，磨料抛光过程中，零件受到磨料自由状态下的滚压、刻划和滑擦等轻微作用，加之磨液的降温作用，零件表面温度远低于538℃，喷丸层不会发生应力松弛，反之还能有效提高喷丸后零件表面质量。

技术特征：

1.一种零件内孔表面粗糙度控制方法，所述零件内孔处具有外圆和法兰安装边，其特征在于，所述控制方法包括对所述表面依次进行的车削、磨削、喷丸和磨料抛光步骤，喷丸前所述表面粗糙度控制在ra0.4以内，喷丸后所述表面的表面粗糙度控制在ra0.8以内；磨料抛光步骤中，零件置于磨具光整设备中进行抛光，所述磨具光整设备包括可旋转的料筒，料筒内盛有磨料，零件固定在料筒内并跟随料筒旋转，所述料筒内设有震动发生器激发磨料产生震动翻滚；所述磨料抛光步骤包括第一次抛光和第二次抛光，第一次抛光和第二次抛光所采用的磨料大小不同、料筒转速不同。

2.根据权利要求1所述的零件内孔表面粗糙度控制方法，其特征在于，所述磨具光整设备内料筒数量为多个，多个料筒可围绕磨具光整设备中心进行公转。

3.根据权利要求2所述的零件内孔表面粗糙度控制方法，其特征在于，第一次抛光的磨料为第一三棱柱结构，所述第一三棱柱结构的横截面为等边三角形，磨料光整时间为80～90min,料筒自身旋转速度为270～350r/min，多个料筒的公转速度为55～65r/min。

4.根据权利要求3所述的零件内孔表面粗糙度控制方法，其特征在于，第二次抛光的磨料为第二三棱柱结构，所述第二三棱柱结构的横截面为等边三角形，第二三棱柱结构的横截面的边长大于第一三棱柱结构的横截面的边长，磨料光整时间为80～90min,料筒自身旋转速度为380～420r/min，多个料筒的公转速度为75～85r/min。

5.根据权利要求1所述的零件内孔表面粗糙度控制方法，其特征在于，对零件进行磨料抛光前，对零件无需抛光的部位刷涂可剥涂料进行保护。

6.根据权利要求1所述的零件内孔表面粗糙度控制方法，其特征在于，磨削步骤采用专用夹具夹持零件，磨削步骤所采用砂轮的砂轮杆为大直径短杆，磨削步骤的磨削参数为：零件转速为25～35r/min，砂轮线速度为18～20m/s，粗磨进刀量0.012～0.016mm，粗磨剩余量0.08～0.12mm，精磨进刀量0.008～0.012mm。

7.根据权利要求6所述的零件内孔表面粗糙度控制方法，其特征在于，所述专用夹具包括圆盘、定位环和衬套，所述定位环套设在零件远离所述表面的端部的外周，所述定位环外圆面上设置止口，所述止口朝向所述表面布置，所述圆盘套设在止口上，所述圆盘朝向所述表面的端面具有台阶槽，所述衬套一端和台阶槽紧贴、另一端和零件的外圆及法兰安装边贴合。

8.根据权利要求1或6所述的零件内孔表面粗糙度控制方法，其特征在于，磨削步骤所用砂轮粒度为80。

9.根据权利要求1或6所述的零件内孔表面粗糙度控制方法，其特征在于，所述砂轮采用p40x40x13sa80kv砂轮。

10.根据权利要求1所述的零件内孔表面粗糙度控制方法，其特征在于，喷丸步骤的加工参数为：喷丸强度：f12.5～17.5a；丸粒流量：5kg/min；喷射角度：85°；喷嘴移动速度：100mm/min；丸粒规格：zg18；喷丸距离：100±10mm；气源压力：0.35mpa。

技术总结
本发明公开一种零件内孔表面粗糙度控制方法，包括对所述表面依次进行的车削、磨削、喷丸和磨料抛光步骤，喷丸前所述表面粗糙度控制在Ra0.4以内，喷丸后所述表面的表面粗糙度控制在Ra0.8以内；磨料抛光步骤中，零件置于磨具光整设备中进行抛光，磨具光整设备包括可旋转的料筒，料筒内盛有磨料，零件固定在料筒内并跟随料筒旋转，料筒内设有震动发生器激发磨料产生震动翻滚；所述磨料抛光步骤包括第一次抛光和第二次抛光，第一次抛光和第二次抛光所采用的磨料大小不同、料筒转速不同。本控制方法可达到所述内孔表面的需求粗糙度，且喷丸层的抛光去除量控制在0.002mm以内，抛光过程零件表面温度远低于538℃，喷丸层不会发生应力松弛。

技术研发人员：鲁攀,傅蓉晖,李媛媛,王聚存
受保护的技术使用者：中国航发南方工业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5