一种新型整体多级盘毂转子单元体深腔加工刀具及其方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103706817 A (43)申请公布日 2014.04.09 CN 103706817 A (21)申请号 201310684754.9 (22)申请日 2013.12.13 B23B 27/00(2006.01) B23B 1/00(2006.01) (71)申请人 中国燃气涡轮研究院 地址 621703 四川省绵阳市江油 305 信箱运 行监控部 (72)发明人 魏小艳 李权 徐知方 杨振 聂伟 (74)专利代理机构 中国航空专利中心 11008 代理人 杜永保 (54) 发明名称 一种新型整体多级盘毂转子单元体深腔加工 刀具及其方法 (57) 摘要 本发明属。

2、于航空发动机制造技术， 具体涉及 航空发动机上多级盘毂转子单元体深腔或其它零 件深腔加工技术。所涉及加工深腔结构包括 ： 内 腔篦齿、 内腔二级辐板、 内腔锥面三部分。多级盘 毂转子单元体是将一个轴颈、 两个毂筒和三个单 级整体叶盘作为一个整体结构单元体进行加工， 与传统结构相比， 省去了常规各个轴颈、 盘及毂筒 之间的三处连接 （焊接方式） ， 与止口连接方式相 比， 不仅省去了螺栓等大量零件， 而且也减轻止口 带来的重量 ； 与焊接方式相比， 减少了电子束焊 接这道工序， 也减少焊接带来的风险。 本发明通过 自制刀具， 解决了多级盘毂转子单元体的深腔加 工技术。此技术也可用于其它类似零件的。

3、深腔加 工。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103706817 A CN 103706817 A 1/1 页 2 1. 一种新型整体多级盘毂转子单元体深腔加工刀具， 其特征是， 包括第一刀具 （1） 、 第 二刀具 （2） 、 第三刀具 （3） 和第四刀具 （4） ， 其中， 第一刀具 （1） ， 用来精加工所有深腔结构， 其后角取 =15 18 ； 第二刀具 （2） ， 用来粗加工内腔二级幅板 ； 第三刀具 （3） ， 用来精。

4、 加工内腔二级幅板， 车加工内腔锥面 （7） 时， 第三刀具 （3） 前角 =8 10， 第三刀具 （3 主偏角9093； 第四刀具 （4） ， 用来粗加工所有深腔结构时， 其副后角取810， 用 来精加工内腔篦齿时， 其副后角取 14 16 ； 第一刀具 （1） 、 第二刀具 （2） 、 第三刀具 （3） 和第四刀具 （4） ， 自制刀具圆弧半径 R 要标 准。 2. 一种新型整体多级盘毂转子单元体深腔加工方法， 其特征是， 具体加工步骤如下 ： 步骤一、 使用标准刀具或刀片对零件毛坯进行粗加工， 车加工出内、 外型面基本轮廓， 所留余量要求均匀 ； 步骤二、 人工时效去除零件加工应力 ； 。

5、步骤三、 使用标准刀具或刀片对零件精加工， 先加工内腔型面， 内腔型面车加工到尺寸 后， 再加工外形部分 ； 步骤四、 先加工基准 A、 B， 保证精加工的定位面精度 ； 步骤五、 采用反面车加工的方法， 车加工内腔二级辐板 （6） ， 采用循环数控加工程序， 分 层去除余量， 用第二刀具 （2） 刀径向切入， 车出二级辐板的左端， 成形刀径向摇出， 再换第三 刀具 （3） ， 从该二级辐板的右端切入， 车出其左端 ； 步骤六、 使用第二刀具 （2） 和第三刀具 （3） ， 车加工内腔锥面 （7） ， 采用与步骤五相同的 加工方法 ； 步骤七、 使用第四刀具 （4） ， 车加工内腔篦齿 （5）。

6、 ； 步骤八、 使用第一刀具 （1） ， 接平所有接刀痕迹， 保证加工面的粗糙度。 权 利 要 求 书 CN 103706817 A 2 1/3 页 3 一种新型整体多级盘毂转子单元体深腔加工刀具及其方法 技术领域 0001 本发明属于航空发动机制造技术， 具体涉及航空发动机上多级盘毂转子单元体深 腔或其它零件深腔加工技术。 背景技术 0002 航空发动机结构向轻量化、 整体化、 复合化的方向发展， 未来的航空发动机对各零 部件的要求是强度高， 刚度好， 重量轻。 新型整体多级盘毂转子单元体结构是现代高推重比 航空发动机采用的一种新型结构部件， 与传统单级整体叶盘相比， 它是将轴颈、 盘及毂筒。

7、作 为一个零件进行单元体整体加工， 避免了单个零件安装和焊接结构带来的诸多缺点。新型 多级盘毂转子单元体结构， 深腔结构主要包括内腔篦齿5、 内腔二级辐板6、 内腔锥面7三部 分。将多级盘毂转子作为一个单元体整体， 具有减重、 增效和提高可靠性等优点， 对于提高 航空发动机总体性能具有十分重要的意义。 0003 国内外， 单个整体叶盘的加工制造技术已日趋成熟， 新型整体多级盘毂转子单元 体的加工在国内尚属首次。 对于多级整体叶盘， 目前国内外都是采用单个零件的加工方法， 以螺栓或焊接的方式连接， 不仅加工周期长， 而且制造成本高。 采用螺栓连接， 零件数量多， 并且需要大量的装配及返修工作 ；。

8、 采用焊接连接， 对焊接技术和焊接变形的控制有很高的 要求， 目前国内还没有采用此方法的成熟加工技术。多级盘毂转子单元体是在一个锻件毛 坯上， 将轴颈、 盘及毂筒等整体加工出来， 省去了以往环形槽， 叶片榫根， 焊接等结构和加工 形式， 在国内尚属首次。 采用单元体加工， 就会形成深腔， 深腔部分， 采用以往的加工方法及 通用刀具， 零件变形非常大且无法满足设计需求。 对于连续多级深腔结构， 目前国内还没有 成熟的加工技术及方法。 发明内容 0004 本发明的目的是 ： 摸索出一种能够有效加工深腔的工艺方法， 通过自制刀具， 确定 加工顺序、 进给路线及刀具， 解决了多级盘毂转子单元体的深腔加。

9、工技术， 并有效控制加工 过程中的变形， 提高生产效率， 确保多级盘毂转子单元体的深腔加工质量及加工精度。 0005 本发明的技术方案是 ： 0006 一种新型整体多级盘毂转子单元体深腔加工刀具， 包括第一刀具 1、 第二刀具 2、 第三刀具3和第四刀具4， 其中， 第一刀具1， 用来精加工所有深腔结构， 其后角取=15 18 ； 第二刀具 2， 用来粗加工内腔二级幅板 ； 第三刀具 3， 用来精加工内腔二级幅板， 车加 工内腔锥面 7 时， 第三刀具 3 前角 =8 10， 第三刀具 3 主偏角 90 93 ； 第四刀 具 4， 用来粗加工所有深腔结构时， 其副后角取 8 10， 用来精加工。

10、内腔篦齿时， 其副后 角取 14 16。 0007 第一刀具 1、 第二刀具 2、 第三刀具 3 和第四刀具 4， 自制刀具圆弧半径 R 要标准。 0008 一种新型整体多级盘毂转子单元体深腔加工方法， 具体加工步骤如下 ： 0009 步骤一、 使用标准刀具或刀片对零件毛坯进行粗加工， 车加工出内、 外型面基本轮 说 明 书 CN 103706817 A 3 2/3 页 4 廓， 所留余量要求均匀 ； 0010 步骤二、 人工时效去除零件加工应力 ； 0011 步骤三、 使用标准刀具或刀片对零件精加工， 先加工内腔型面， 内腔型面车加工到 尺寸后， 再加工外形部分 ； 0012 步骤四、 先加。

11、工基准 A、 B， 保证精加工的定位面精度 ； 0013 步骤五、 采用反面车加工的方法， 车加工内腔二级辐板 6， 采用循环数控加工程序， 分层去除余量， 用第二刀具 2 刀径向切入， 车出二级辐板的左端， 成形刀径向摇出， 再换第 三刀具 3， 从该二级辐板的右端切入， 车出其左端 ； 0014 步骤六、 使用第二刀具2和第三刀具3， 车加工内腔锥面7， 采用与步骤五相同的加 工方法 ； 0015 步骤七、 使用第四刀具 4， 车加工内腔篦齿 5 ； 0016 步骤八、 使用第一刀具 1， 接平所有接刀痕迹， 保证加工面的粗糙度。 0017 本发明所产生的有益效果 ： 0018 新型整体多。

12、级盘毂转子单元体结构的零件少、 重量轻， 是现代高推重比发动机采 用的一种新型结构部件， 能进一步提高发动机的推重比和可靠性， 受到各国航空发动机部 门的高度重视。型整体多级盘毂转子单元体结构， 是将轴颈、 整体叶盘及毂筒 （共 6 个零件） 作为一个零件进行单元体整体加工， 省去了常规各个轴颈、 盘及毂筒之间的连接 （通常采取 螺栓或焊接的连接方式） ， 极大的减少了零件的加工数量 （3 处连接， 一圈按 32 孔计算， 省去 螺栓96个） ， 省去了装配时间， 生产效率较高， 加工完成后具有明显的减重、 增效和提高可靠 性等优点。与常规方法相比， 采用整体加工后， 零件加工周期由原来 6 。

13、个月， 直接缩短了 60 天， 成本降低 80 余万元。从发展角度看， 通过积累经验和开发提高， 形成批量加工能力后， 其经济效益是非常显著的。 本项目所总结的内腔加工及控制加工变形的方法也已广泛的应 用于其它试验件的加工。 0019 符图说明 0020 图 1 5 代表内腔篦齿、 6 代表二级辐板、 7 代表内腔锥面 0021 图 2 加工过程中所用刀具示意图 具体实施方式 0022 下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述， 请参阅图 1 和图 2。 0023 如图 1 所示， 新型多级盘毂转子单元体结构， 深腔结构主要包括内腔篦齿 5、 内腔 二级辐板 6、 内腔锥面 7 三部分。 0。

14、024 一种新型整体多级盘毂转子单元体深腔加工刀具， 包括第一刀具 1、 第二刀具 2、 第三刀具3和第四刀具4， 其中， 第一刀具1， 用来精加工所有深腔结构， 其后角取=15 18， 减少加工表面与后刀面间的摩擦， 目的是增加车刀强度， 提高刀具寿命 ； 第二刀具 2， 用来粗加工内腔二级幅板 ； 第三刀具 3， 用来精加工内腔二级幅板， 车加工内腔锥面 7 时， 第 三刀具3前角=810， 第三刀具3主偏角9093， 其目的是降低径向力， 避免零 件振动 ； 第四刀具 4， 用来粗加工所有深腔结构时， 其副后角取 8 10， 用来精加工内腔 篦齿时， 其副后角取 14 16， 目的减少刀。

15、具与已加工表面之间的摩擦和表面粗糙度。 0025 第一刀具 1、 第二刀具 2、 第三刀具 3 和第四刀具 4， 自制刀具圆弧半径 R 要标准。 说 明 书 CN 103706817 A 4 3/3 页 5 0026 一种新型整体多级盘毂转子单元体深腔加工方法， 具体加工步骤如下 ： 0027 步骤一、 使用标准刀具或刀片对零件毛坯进行粗加工， 车加工出内、 外型面基本轮 廓， 所留余量要求均匀 ； 0028 步骤二、 人工时效去除零件加工应力 ； 0029 步骤三、 使用标准刀具或刀片对零件精加工， 先加工内腔型面， 内腔型面车加工到 尺寸后， 再加工外形部分 ； 0030 步骤四、 先加工。

16、基准 A、 B， 保证精加工的定位面精度 ； 0031 步骤五、 采用反面车加工的方法， 车加工内腔二级辐板 6， 采用循环数控加工程序， 分层去除余量， 用第二刀具 2 刀径向切入， 车出二级辐板的左端， 成形刀径向摇出， 再换第 三刀具 3， 从该二级辐板的右端切入， 车出其左端。 0032 步骤六、 使用第二刀具2和第三刀具3， 车加工内腔锥面7， 采用与步骤五相同的加 工方法 ； 0033 步骤七、 使用第四刀具 4， 车加工内腔篦齿 5 0034 步骤八、 使用第一刀具 1， 接平所有接刀痕迹， 保证加工面的粗糙度。 说 明 书 CN 103706817 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103706817 A 6 。