一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法
【專利摘要】一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，涉及一種陶瓷噴管加工方法。本發明解決了目前陶瓷噴加工廢品率高、加工精度差的問題。步驟：采用三角卡盤將噴管夾緊；采用不同直徑平頭金剛石磨頭粗磨噴管內部圓孔與90°錐形孔，加工余量為0.1mm；選用不同粒度、濃度的金剛石磨頭進行噴管內部圓孔與90°錐形孔精磨；采用套料磨頭成型加工小孔；采用金剛石磨頭加工噴管端部外形回轉環面；在外圓磨床上加工回轉外形；采用裝夾裝置裝卡噴管；采用不同直徑金剛石磨頭加工30°錐形孔至與小孔聯通，加工余量為0.1mm；采用不用粒度、濃度的金剛石磨頭進行30°錐形孔精磨，完成加工。本發明用于薄壁鎂鋁陶瓷噴管的加工。
【專利說明】一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種陶瓷噴管加工方法，特別涉及一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法。
【背景技術】
[0002]噴管是航空航天領域發動機上關鍵部件，其傳統制造材料為鈦合金、高溫合金等金屬材料。隨著發動機性能要求的提高，金屬材料密度大、耐高溫性能差、氣蝕現象嚴重等問題越來越突出。工程陶瓷材料由于良好的物理性能和化學性能，成為噴管研制的理想材料，鎂鋁陶瓷就是其中的一種替代材料。但是由于鎂鋁陶瓷材料具有較高的硬度、較低的斷裂韌性和致密度，且噴管具有薄壁結構和復雜形狀，加工精度差，難以滿足工作要求，同時，加工過程中易出現崩裂，廢品率高。目前對于陶瓷噴管加工工藝鮮有報道。
[0003]經過現有技術的文獻檢索發現，文獻《微晶云母陶瓷微型拉瓦爾噴管的超聲加工關鍵技術》提出了將微細超聲加工方法與微細電火花加工方法相結合，實現了微晶云母陶瓷的微型拉瓦爾噴管加工，但是該方法是針對導電陶瓷加工，目前噴管研制所采用的陶瓷材料大部分為非導電陶瓷，且研究的對象是微小噴管；文獻《某型導彈發動機尾噴管加工工藝》通過合理安排加工工藝路線，加工出合格的零件，但是所針對的是大型金屬基噴管。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服目前陶瓷噴加工廢品率高、加工精度差的問題，提供一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，從而實現鎂鋁陶瓷噴管加工高效、高精度，足以滿足工作要求。
[0005]本發明的技術方案是:一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法的具體步驟為:
[0006]步驟一:采用三角卡盤將噴管夾緊；
[0007]步驟二:噴管內部圓孔與90°錐形孔粗磨:加工過程中分別采用不同直徑平頭金剛石磨頭粗磨噴管內部圓孔與90°錐形孔，加工余量為0.1mm ；
[0008]步驟三:噴管內部圓孔與90°錐形孔精磨:選用不同粒度、濃度的金剛石磨頭進行精磨，加工余量為0，且表面粗糙度小于0.5 μ m ;
[0009]步驟四:噴管內部小孔加工:采用小于1.12mm直徑的套料磨頭成型加工小孔，且深度不大于3mm ；
[0010]步驟五:噴管端部外形磨削:采用金剛石磨頭加工噴管端部外形回轉環面；
[0011]步驟六:外形磨削加工:在外圓磨床上加工回轉外形；
[0012]步驟七:采用裝夾裝置裝卡噴管；
[0013]步驟八:30°錐形孔粗磨:采用不同直徑金剛石磨頭加工30°錐形孔至與小孔聯通，加工余量為0.1mm ；[0014]步驟九:30°錐形孔精磨:采用不用粒度、濃度的金剛石磨頭進行精磨，加工余量為0，且加工表面粗糙度小于0.5 μ m ;完成薄壁鎂鋁陶瓷噴管的加工。
[0015]優選的:在步驟一中，采用三角卡盤將噴管夾緊，夾緊過程中，在噴管階梯型端面D處與三角卡盤上端面之間放置緩沖片。如此設計，放置硬接觸，起到緩沖的作用，避免加工過程中出現材料崩裂。
[0016]優選的:所述緩沖片為銅片，銅片的厚度為0.3mm。如此設計，緩沖效果好，更好地避免加工過程中出現材料崩裂。
[0017]優選的:在步驟二中，在精雕機床上，先采用粒度D126、濃度100、05mm的平頭青銅基金剛石磨頭粗磨圓孔和90°錐形孔，后采用01mm平頭金剛石磨頭繼續粗磨90°錐形孔，刀具轉速24000r/min,切深0.05mm。如此設計,加工精度得到進一步提升。
[0018]優選的:所述精雕機床為Carver_S600A精雕機床。如此設計，加工精度高。
[0019]優選的:在步驟三中，采用粒度D64、濃度125、05mm的平頭陶瓷基磨頭精磨圓孔；采用90°電鍍成型磨頭精磨90°錐形孔，刀具轉速24000171^11，切深0.03臟。如此設計,加工精度得到進一步提升。
[0020]優選的:在步驟四中，采用粒度D126、01mm套料磨頭加工小孔，刀具轉速20000r/min,切深0.03mm。如此設計,加工精度得到進一步提升。
[0021]優選的:在步驟五中，采用粒度D126、濃度100、02mm的平頭陶瓷基磨頭加工噴管A端部外形回轉環面,刀具轉速24000r/min,切深0.01mm。如此設計,加工精度得到進一 步提升。
[0022]優選的:在步驟六中，采用粒度為D91的電鍍磨頭，電鍍磨頭側面由R0.5mm圓弧過渡，利用三角卡盤固定噴管外圓面E,機床主軸轉速100r/min,刀具轉速500r/min,切深
0.03mm,進給速度 7mm/mi η ；
[0023]優選的:在步驟七中，裝夾裝置包括上部工裝和下部工裝，上部工裝和下部工裝上下布置，上部工裝由與噴管外形尺寸偏置0.1mm的兩塊凹模組成；下部工裝設計成階梯軸形式，階梯軸的上部與圓孔接觸；下部工裝與噴管之間采用火漆填充粘結，兩塊凹模左右對稱布置在噴管外部，將噴管與上部工裝接觸處用密封帶纏繞，用平口鉗固定上部工裝的側面G即可。如此設計，設計的專用工裝，保證了加工過程中裝夾受力均勻，進一步提高了加工精度。
[0024]優選的:所述上部工裝采用有機玻璃制成，所述下部工裝5采用鋁合金制成。如此設計，防止對已加工表面造成損傷。
[0025]優選的:將噴管與上部工裝接觸處用膨體聚四氟乙烯密封帶纏繞。如此設計，防止對已加工表面造成損傷。
[0026]優選的:在步驟八中，在精雕機床上先采用粒度D126、濃度100、05mm平頭青銅基金剛石磨頭粗磨30°錐形孔，后采用01mm平頭金剛石磨頭繼續粗磨30°錐形孔，加工余量為0.1mm,刀具轉速24000r/min,切深0.05mm。如此設計,加工精度得到進一步提升。
[0027]優選的:所述精雕機床為Carver_S600A精雕機床。如此設計，加工精度高。
[0028]優選的:在步驟九中，采用30°電鍍成型磨頭精磨30°錐形孔，刀具轉速24000r/min,切深0.03mm。如此設計,加工精度得到進一步提升。[0029]本發明與現有技術相比具有以下效果:
[0030](I)本發明提供了一種陶瓷噴管加工方法，采用該加工方法，廢品率從35%降至5 %，加工效率提高了 2?4倍，提高了質量可靠性；(2)本發明所提供的陶瓷噴管加工方法，噴管內外型同心精度達到0.008mm，端面與軸線垂直精度達到0.01mm，表面粗糙度小于
0.5 μ m ； (3)本發明實現了 0.5mm圓環薄壁和1.5mm錐形薄壁加工。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1是具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管的結構圖；
[0032]圖2是步驟六中電鍍磨削刀具的示意圖；
[0033]圖3是加工30°錐形孔時的裝夾示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合具體實例和附圖對本發明進行詳細描述。
[0035]本實施方式一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，該方法包含以下步驟:
[0036]本實施例以某型號發動機陶瓷噴管為例，該噴管材料為鎂鋁陶瓷，內部結構包括一個010mm圓孔1、一個90。錐形孔2、一個30。錐形孔3和一個01.12的小孔4，薄壁最小處0.5mm, 30°錐形孔壁1.5mm，外形由圓弧過渡連接組成，如圖1所示。該噴管加工工藝具體步驟如下:
[0037](I)采用三角卡盤將階梯型陶瓷毛坯夾緊，裝夾過程中，在陶瓷材料階梯型端面D處與三角卡盤上端面中間放置0.3mm的銅片，起緩沖作用；
[0038](2)在Carver_S600A精雕機床上，先采用粒度D126、濃度100、05mm平頭青銅基金剛石磨頭粗磨圓孔I和90°錐形孔，后采用01 mm平頭金剛石磨頭繼續粗磨90°錐形孔，加工余量為0.1mm,刀具轉速24000r/min,切深0.05mm ；
[0039](3)采用粒度D64、濃度125、05mm平頭陶瓷基磨頭精磨圓孔I ;采用90°電鍍成型磨頭精磨90°錐形孔，加工至要求尺寸，刀具轉速24000r/min，切深0.03mm ；
[0040](4)采用粒度D126、01_套料磨頭加工01.12的小孔，刀具轉速20000r/min，切深 0.03mm ;
[0041](5)采用粒度D126、濃度100、02mm平頭陶瓷基磨頭加工A端外形，包括圓環，轉速 24000r/min,切深 0.01mm ；
[0042](6)采用如圖2形狀的電鍍磨頭7，該磨頭側面由R0.5mm圓弧過渡，采用電鍍工藝制造，粒度為D91。在外圓磨床上，利用三角卡盤固定面E，采用電鍍磨頭7成型加工噴管外形，主軸轉速100r/min,刀具轉速500r/min,切深0.03mm,進給速度7mm/min ；
[0043](7)設計如圖3所示的裝夾裝置，裝夾裝置包括上部工裝6和下部工裝5，上部工裝6和下部工裝5上下布置，上部工裝6由與噴管外形尺寸偏置0.1mm的兩塊凹模組成，材料為有機玻璃；下部工裝5設計成階梯軸形式，階梯軸的上部與圓孔I接觸，材料為鋁合金；下部工裝5與噴管之間米用火漆8填充粘結,兩塊凹模左右對稱布置在噴管外部,將噴管與上部工裝6接觸處膨體聚四氟乙烯密封帶纏繞，用平口鉗固定上部工裝6的側面G即可。[0044](8)在Carver_S600A精雕機床上先采用粒度D126、濃度100、05mm平頭青銅基金剛石磨頭粗磨30°錐形孔，后采用01mni平頭金剛石磨頭繼續粗磨30°錐形孔，加工余量為0.1mm,刀具轉速24000r/min,切深0.05mm ；
[0045](9)采用30°電鍍成型磨頭精磨30°錐形孔，加工至要求尺寸，刀具轉速24000r/min,切深 0.03mm。
[0046]本發明所述的粒度單位均為μπι。
[0047]本示例加工的鎂鋁陶瓷噴管加工表面完整性優，噴管內外型同心精度達到
0.008mm,端面與軸線垂直精度達到0.0lmm,表面粗糙度小于0.5 μ m，其它尺寸精度可以達到IT5,加工出0.5mm圓環薄壁和1.5mm錐形薄壁,滿足其制造技術指標。
[0048]本實施方式只是對本專利的示例性說明，并不限定它的保護范圍，本領域技術人員還可以對其局部進行改變，只要沒有超出本專利的精神實質，都在本專利的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法的具體步驟為: 步驟一:采用三角卡盤將噴管夾緊； 步驟二:噴管內部圓孔(1)與90°錐形孔(2)粗磨:加工過程中分別采用不同直徑平頭金剛石磨頭粗磨噴管內部圓孔(1)與90°錐形孔(2)，加工余量為0.1mm ； 步驟三:噴管內部圓孔(1)與90°錐形孔(2)精磨:選用不同粒度、濃度的金剛石磨頭進行精磨，加工余量為0，且表面粗糙度小于0.5 μ m ; 步驟四:噴管內部小孔(4)加工:采用小于1.12_直徑的套料磨頭成型加工小孔(4)，且深度不大于3mm ； 步驟五:噴管端部外形磨削:采用金剛石磨頭加工噴管端部外形回轉環面； 步驟六:外形 磨削加工:在外圓磨床上加工回轉外形； 步驟七:采用裝夾裝置裝卡噴管； 步驟八:30°錐形孔(3)粗磨:采用不同直徑金剛石磨頭加工30°錐形孔(3)至與噴管內部小孔(4)聯通，加工余量為0.1mm ； 步驟九:30°錐形孔(3)精磨:采用不用粒度、濃度的金剛石磨頭進行精磨，加工余量為0，且加工表面粗糙度小于0.5 μ m ;完成薄壁鎂鋁陶瓷噴管的加工。
2.根據權利要求1所述的一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:在步驟一中，采用三角卡盤將噴管夾緊，夾緊過程中，在噴管階梯型端面D處與三角卡盤上端面之間放置緩沖片。
3.根據權利要求2所述的一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:所述緩沖片為銅片，銅片的厚度為0.3mm。
4.根據權利要求2所述的一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:在步驟二中，在精雕機床上，先采用粒度D126、濃度100、05mm的平頭青銅基金剛石磨頭粗磨圓孔(I)和90°錐形孔(2)，后采用01mm平頭金剛石磨頭繼續粗磨90°錐形孔(2),刀具轉速24000r/min,切深0.05mm ;所述精雕機床為Carver_S600A精雕機床。
5.根據權利要求4所述的一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:在步驟三中，采用粒度D64、濃度125、05mm的平頭陶瓷基磨頭精磨噴管內部圓孔(1);采用90°電鍍成型磨頭精磨90°錐形孔(2)，刀具轉速24000r/min，切深 0.03mm。
6.根據權利要求5所述的一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:在步驟四中，采用粒度D126、01mm套料磨頭加工噴管內部小孔(4)，刀具轉速20000r/min,切深0.03mm。
7.根據權利要求6所述的一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:在步驟五中，采用粒度D126、濃度100、02mm的平頭陶瓷基磨頭加工噴管A端部外形回轉環面，刀具轉速24000r/min，切深0.01mm ;在步驟六中，采用粒度為D91的電鍍磨頭(7)，電鍍磨頭側面由R0.5mm圓弧過渡，利用三角卡盤固定噴管外圓面E，機床主軸轉速100r/min,刀具轉速500r/min,切深0.03mm,進給速度7mm/min。
8.根據權利要求7所述的一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:在步驟八中，在精雕機床上先采用粒度D126、濃度100、05mm平頭青銅基金剛石磨頭粗磨30°錐形孔(3)，后采用01 mm平頭金剛石磨頭繼續粗磨30°錐形孔(3),加工余量為0.1mm,刀具轉速24000r/min,切深0.05mm ;所述精雕機床為Carver_S600A精雕機床；在步驟九中，采用30°電鍍成型磨頭精磨30°錐形孔(3)，刀具轉速24000r/min,切深 0.03mm。
9.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:在步驟七中，裝夾裝置包括上部工裝(6)和下部工裝(5)，上部工裝(6)和下部工裝(5)上下布置，上部工裝(6)由與噴管外形尺寸偏置0.1mm的兩塊凹模組成；下部工裝(5)設計成階梯軸形式，階梯軸的上部與噴管內部圓孔(I)接觸；下部工裝(5)與噴管之間米用火漆(8)填充粘結,兩塊凹模左右對稱布置在噴管外部,將噴管與上部工裝(6)接觸處用密封帶纏繞，用平口鉗固定上部工裝(6)的側面G即可。
10.根據權利要求9所述的一種具有回轉復雜型腔與外形結構的薄壁鎂鋁陶瓷噴管加工方法，其特征在于:所述上部工裝(6)采用有機玻璃制成，所述下部工裝(5)采用鋁合金制成，將噴管與上部工裝(6)接觸處用膨體聚四氟乙烯密封帶纏繞。
【文檔編號】B44B3/00GK103962893SQ201410200671
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月13日 優先權日:2014年5月13日
【發明者】荊君濤, 魏士亮, 劉運鳳, 高丹, 劉璐 申請人:航天科工哈爾濱風華有限公司