渦輪工作葉片的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航空發(fā)動機(jī)工藝裝備及制造技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種渦輪工作葉片的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]新型的發(fā)動機(jī)葉片在提高發(fā)動機(jī)性能的同時(shí)也為加工技術(shù)帶來了新的難題。機(jī)械加工中葉型位置度、安裝角、葉冠鋸齒等尺寸互相關(guān)聯(lián)，精度高，很難得以完全合格。其中重要因素為精密定位難，從毛坯到機(jī)加多次轉(zhuǎn)換后累積誤差已經(jīng)超過了葉片本身的精度要求，這些成為現(xiàn)階段制約產(chǎn)品質(zhì)量與合格率的關(guān)鍵因素。
[0003]新型的發(fā)動機(jī)葉片設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，葉身為空間曲面，榫齒為樅樹型結(jié)構(gòu)，葉冠帶有復(fù)雜的鋸齒形。另外，較以往加工的同類動力渦輪工作葉片榫齒的跨棒尺寸減少了一半，長度確增加了一倍，葉型的厚度也大幅減薄。這種小榫齒，長薄壁的特點(diǎn)為后續(xù)機(jī)械加工、檢測帶來了新的挑戰(zhàn)。毛坯本身為葉身無余量精密鑄造件，其中機(jī)加部位主要有榫齒、榫頭兩端面、緣板四側(cè)面、葉盆、背兩側(cè)鋸齒。
[0004]現(xiàn)有渦輪工作葉片加工方法:先加工葉片的上、下兩處緣板，一是將毛坯葉型基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化到機(jī)加緣板上，二是加工出方便定位的上、下方形緣板，以方便夾持進(jìn)一步加工最終的零件基準(zhǔn)(裝配基準(zhǔn))榫頭榫齒。再以加工好的榫齒來定位再次加工下緣板斜面尺寸和葉冠鋸齒，完成最終的零件葉型位置度尺寸和葉冠尺寸。加工緣板方法為以選用的毛坯葉身四個理論點(diǎn)做測量點(diǎn)，磨削上、下緣板面用專用測具和標(biāo)準(zhǔn)件比對測得至四個測量點(diǎn)量值。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是:該方法工序繁瑣、效率低；毛坯與機(jī)加基準(zhǔn)不統(tǒng)一，需要逐個葉片測量、計(jì)算和調(diào)整，精度低；基準(zhǔn)需要兩次轉(zhuǎn)換造成累積誤差大，機(jī)加后尺寸易超差。該加工方法容易受到實(shí)際葉型輪廓的影響，為了保證當(dāng)量，需要將安裝角進(jìn)行角度調(diào)整。葉片毛坯基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換至緣板上，然后再從緣板上轉(zhuǎn)換至榫齒，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換累積誤差遠(yuǎn)超過機(jī)加本身要求精度。所以實(shí)際加工中往往是毛坯基準(zhǔn)檢查零件合格，當(dāng)量加工中測得零件合格，榫齒磨削后以最終精基準(zhǔn)檢測葉型位置度與安裝角卻超差。在三坐標(biāo)計(jì)量檢測時(shí)以榫齒兩側(cè)滾棒定位建立中心Z軸，由于榫齒本身存在不大于0.01錯移，此誤差嚴(yán)重影響長薄壁葉片Z軸建立的準(zhǔn)確性。假設(shè)兩邊榫齒錯移為極限狀態(tài)0.01，這樣Z軸在葉尖位置與真實(shí)的Z軸位置偏差達(dá)0.22，見4.1.2詳細(xì)說明。所以傳統(tǒng)單獨(dú)用榫齒建立坐標(biāo)基準(zhǔn)的方法就不在適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種渦輪工作葉片的加工方法，以解決現(xiàn)有渦輪工作葉片加工方法，存在位置度與安裝角超差的問題，榫齒錯移對葉型基準(zhǔn)存在錯誤判定的技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明提供一種渦輪工作葉片的加工方法，包括以下步驟:a、統(tǒng)一渦輪工作葉片毛坯與渦輪工作葉片毛坯機(jī)加工的定位基準(zhǔn)；b、對渦輪工作葉片毛坯進(jìn)行固定定位，并依據(jù)定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工；c、磨削加工形成渦輪工作葉片的榫齒，以加工好榫齒進(jìn)行定位，加工渦輪工作葉片的上緣板、下緣板以及葉冠的鋸齒；d、加工后的渦輪工作葉片進(jìn)行熱處理和噴丸，形成成型的渦輪工作葉片。
[0008]進(jìn)一步地，步驟c的具體加工步驟為:加工渦輪工作葉片的葉盆下緣板的兩斜面、加工葉背下緣板的兩斜面以及加工葉冠的兩鋸齒。
[0009]進(jìn)一步地，步驟a中定位基準(zhǔn)的確定具體步驟如下:在禍輪工作葉片的葉片進(jìn)氣邊以及葉片排氣邊兩個方向的板緣向內(nèi)處分別確定A1點(diǎn)和A2點(diǎn)，且A1點(diǎn)和A2點(diǎn)分別向端部位置選取以增加兩點(diǎn)之間的距離，以A1點(diǎn)和A2點(diǎn)確定坐標(biāo)的X軸方向；以乂軸為基礎(chǔ)，并依據(jù)渦輪工作葉片毛坯的加工實(shí)體得出Y軸方向和Z軸方向，從而建立立體坐標(biāo)系。
[0010]進(jìn)一步地，在X軸上截取渦輪工作葉片毛坯的葉尖截面，取葉尖截面的背弧面切線最高點(diǎn)作為A3點(diǎn)；A3點(diǎn)處于背弧公差帶的中間位置，以使背弧的理論曲線落在背弧公差帶內(nèi)，從而保證加工精度。
[0011]進(jìn)一步地，在渦輪工作葉片進(jìn)氣邊方向的上緣板中間位置以及下緣板中間位置分別選取B1點(diǎn)和B2點(diǎn)；B1點(diǎn)和B2分別在所處位置高度方向的緣板厚度中心。
[0012]進(jìn)一步地，在渦輪工作葉片下緣板排氣邊方向上周邊空間最大的區(qū)域選取一點(diǎn)作為C1點(diǎn)；以(:1點(diǎn)作為徑向基準(zhǔn)，用于后續(xù)機(jī)加工夾具定位銷支靠。
[0013]進(jìn)一步地，根據(jù)渦輪工作葉片毛坯尺寸選擇五點(diǎn)一線^A1點(diǎn)、A2點(diǎn)和A3點(diǎn)限制渦輪工作葉片毛坯Y軸的移動以及XY平面和YZ平面的轉(zhuǎn)動；以B1點(diǎn)和B2點(diǎn)限制X軸的移動以及XZ平面的轉(zhuǎn)動；以C1點(diǎn)限制Z軸的移動。
[0014]進(jìn)一步地，以A1點(diǎn)、A2點(diǎn)、B1點(diǎn)、B2點(diǎn)、C1點(diǎn)的五點(diǎn)以及葉尖截面背弧線的一線作為渦輪工作葉片毛坯與渦輪工作葉片毛坯機(jī)加工的定位基準(zhǔn)。
[0015]進(jìn)一步地，磨削榫齒時(shí)，保證磨出來的榫齒相對葉型中心的位置度關(guān)系在XY坐標(biāo)平面±0.28mm ;磨削葉冠的鋸齒時(shí)，保證鋸齒的尺寸相對榫齒建立的坐標(biāo)系基準(zhǔn)位置度±0.02mm ;磨削榫齒以及磨削葉冠的鋸齒均為緩進(jìn)給磨削。
[0016]進(jìn)一步地，加工榫齒時(shí)的裝夾夾具包括夾具本體、用于固定渦輪工作葉片毛坯各個定位基準(zhǔn)點(diǎn)的壓頭、用于夾緊渦輪工作葉片毛坯的壓緊螺釘以及用于微調(diào)各個定位基準(zhǔn)點(diǎn)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；加工葉身時(shí)的裝夾夾具包括固定底座，固定底座上設(shè)有用于夾持榫齒的夾頭、用以從渦輪工作葉片毛坯底部支撐渦輪工作葉片毛坯的支撐件、用于從渦輪工作葉片毛坯側(cè)向固定渦輪工作葉片毛坯的鋼帶以及與夾頭相對布置并頂?shù)钟跍u輪工作葉片毛坯的葉冠鋸齒端的擋銷；榫齒加工完畢后的裝夾夾具包括固定平臺、設(shè)于固定平臺上并用于支撐渦輪工作葉片毛坯的支架、通過滾棒夾持于榫齒的齒槽內(nèi)的齒槽夾。
[0017]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0018]本發(fā)明渦輪工作葉片的加工方法，將機(jī)加與毛坯基準(zhǔn)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)的毛坯模具的定位點(diǎn)和機(jī)加榫齒定位點(diǎn)一致，消除了基準(zhǔn)不統(tǒng)一的誤差，這樣就將以往的毛坯檢查一零件加工一零件檢查過程中的三套基準(zhǔn)坐標(biāo)系簡化為毛坯檢查、加工兩套基準(zhǔn)坐標(biāo)系，減少了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化的次數(shù)，提高了轉(zhuǎn)換精度，達(dá)到設(shè)計(jì)的葉型位置度要求；以毛坯測量基準(zhǔn)定位裝夾葉片，直接加工榫齒；以榫齒定位夾緊，加工進(jìn)、排氣邊榫頭端面與榫齒頂部；以榫齒定位加夾緊，加工下緣板各面；以榫齒定位加夾緊，加工葉冠鋸齒，實(shí)現(xiàn)了榫齒與葉冠、榫齒與葉身的位置關(guān)系的準(zhǔn)確確定，提高加工后建立基準(zhǔn)而評價(jià)的坐標(biāo)位置度的精度，控制在理論位置的0.28mm以內(nèi)。適用于航空發(fā)動機(jī)渦輪工作葉片的工藝裝備及制造。
[0019]除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0020]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0021]圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的渦輪工作葉片的加工方法的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的渦輪工作葉片毛坯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的五點(diǎn)一線建立的結(jié)構(gòu)示意圖之一；
[0024]圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的五點(diǎn)一線建立的結(jié)構(gòu)示意圖之二