一種渦輪導向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法與流程

本發明屬于渦輪導向葉片加工領域，具體地涉及航空渦輪導向葉片異形氣膜微孔精密加工，提出對某高壓渦輪導向葉片加工錐型氣膜孔的方法。

背景技術：

某型發動機高壓渦輪導向葉片有兩聯體和三聯體兩種結構，均由大安裝板、葉身、小安裝板組成。葉片屬熔模精密鑄造等軸晶復雜氣冷空心葉片。

三聯高壓渦輪導向葉片葉身有氣膜孔309個、安裝板有氣膜孔42個。其中129個需要加工成錐形氣膜孔，葉身微孔的孔徑為0.80 +0.06mm，安裝板孔徑為0.550 +0.06mm。

設計圖要求在高壓渦輪導向葉片葉身盆向、背向和大、小安裝板流道面加工錐形氣膜孔，此氣膜孔的加工程序為：先加工出圓柱形微孔，然后將圓柱形微孔的流道面一側加工成錐形，錐度為20°（見圖1、圖2、圖3）。錐形氣膜孔的加工在我公司屬首次，在我國航空渦輪葉片微孔加工行業此技術也是空白。

該葉片在生產過程中，由于加工錐形氣膜孔的難度特別大，且沒有可借鑒的相關經驗，導致葉片加工無法進行，生產停滯，交付節點一拖再拖，給公司造成了巨大的經濟損失。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種渦輪導向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法，是為了解決該高壓渦輪導向葉片葉身、安裝板錐形氣膜孔的加工技術瓶頸, 填補國內航空渦輪葉片錐形微孔加工的空白,確保葉片按時交付。

本發明的目的及解決其主要技術問題是采用以下技術方案來實現的：一種渦輪導向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法，采用電火花小孔機床加工錐形孔，選用現有φ1.5、φ0.8、φ0.55的電極，同時利用現有的專用工夾具，加工方案如下：

(1)選擇加工方式

選取電火花微孔機床加工錐形氣膜孔;

(2)設計制造專用電極導套

電極導套制造方法：

a.選取合理的材料,如不銹鋼，下料φ15×50;

b.加工電極導套的夾持部位，尺寸為φ12×30圓柱，并在中心鉆孔φ5.2的孔;

c.對φ5.2的內孔進行攻絲，內螺紋的深度為15mm;

d.選取φ6×40內孔為φ4的不銹鋼管作為引導裝置，將不銹鋼管的長度制作一樣長;

e.在不銹鋼管的一端進行時加工M6×10外螺紋，另一端鑲嵌直徑為 φ3mm-φ0.2mm的微孔引導塊;

f.將不銹鋼管引導裝置的螺紋選入到夾持部位φ12×30圓柱內,電極的導套制作完成；

(3)專用夾具的裝夾定位

根據設備、葉片特點及錐形微孔的要求，利用六點定位系統和壓緊裝置，完成葉片的定位；

(4)電極導套的固定

將制作好的電極導套的夾持部，固定在機床上，并選擇φ0.8、φ0.55和φ1.5的引導裝置，利用螺紋固定在夾持部位；

(5)圓柱形微孔加工

通過零件三維造型用三坐標測量機床確定首孔和末孔的孔位置，再用多軸電火花機床將電極調整到相應的孔的角度，選擇打微孔的引導裝置，編制程序，加工直徑為0.8mm和0.55mm的圓柱形微孔；

(6)圓錐形氣膜孔加工

更換φ1.5的引導裝置，用裝夾好的φ1.5電極，在機床上反極性返修電極的錐度，然后采用原來打孔的程序，進行錐形氣膜孔的加工，保證了加工的錐形孔和微孔位置一致，避免了對孔的誤差。

所述夾具包括底板1、球頭定位銷2、定位銷3、下套筒4、下壓板5、上壓板6、上套筒7、長柱定位銷8、緊定螺釘9、雙頭螺釘10、彈簧11、蝶形螺母12。

本發明專利與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明通過大量的論證分析和試驗，終于摸索出此種錐形孔的加工技術，從而解決了該高壓渦輪導向葉片葉身、安裝板錐形氣膜孔的加工技術難題, 確保葉片按時交付，為公司創造新的經濟增長點，同時填補了我國航空渦輪葉片微孔加工行業該項技術的空白。

通過在電火花小孔機床上加工錐型孔，提出了一種新的加工方法，利用反極性返修電極的錐度，易于操作，方便快捷，提高電極的利用率，減少了電極的浪費，保證了加工錐型孔的質量，節約了電極的加工成本，避免了對孔的誤差，提高了加工的效率。

附圖說明

圖1 是葉片輪廓示意圖，

圖2 是圖1的放大錐形氣膜孔尺寸示意圖，

圖3 是圖1的放大錐形氣膜孔尺寸示意圖，

圖4 是電極導套制作示意圖，

圖5電極導套的夾持部位示意圖，

圖6是電極導套的引導裝置示意圖，

圖7-1 是夾具示意圖，

圖7-2 是圖7-1的俯視圖，

圖7-3 是圖7-1的左視圖，

圖8-1是夾具裝夾示意圖，

圖8-2是圖8-1的T向視圖，

圖9是微孔加工示意圖，

圖10是錐形氣膜孔加工示意圖，

圖11是圖10放大的錐形氣膜孔加工微觀圖，

圖12 是錐形氣膜孔外觀1，

圖13是錐形氣膜孔外觀2。

圖中標記：1.底板，2.球頭定位銷，3.定位銷，4.下套筒，5.下壓板，6.上壓板，7.上套筒，8.長柱定位銷，9.緊定螺釘，10.雙頭螺釘，11.彈簧，12.蝶形螺母。

具體實施方式

以下結合附圖和較佳實施例，對依據本發明提出的一種渦輪導向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法具體實施方式、特征及其功效，詳細說明如后。

參見圖4-11，根據各種設備加工氣膜孔的特點及葉片的外形結構，選取多軸電火花加工錐形氣膜孔。設備選定后，設計并制造專用電極導套（見圖4）及專用夾具（見圖7）。加工時，采用多軸電火花機床選用φ0.8和φ0.55的電極引導裝置完成φ0.8和φ0.55微孔加工,然后更換φ1.5的電極及電極的引導裝置,調用原來的微孔加工程序，開始加工錐形氣膜孔。錐形孔外觀（圖12、13）。錐形電極加工錐形氣膜孔的過程中，錐形段不斷放電被消耗，為了降低專用電極的成本，不用更換電極，直接在多軸電火花機床上，將電極的正負極調換，對電極修整損耗的錐形段，直到錐形電極的長度尺寸不可修為止。

具體的加工步驟為：

（1）首先設計電極導套；

（2）將葉片定位在專用夾具上；

（3）先加工φ0.8和φ0.55微孔；

（4）更換φ1.5的電極導套的引導裝置；

（5）將電極的加工部位反極性返修電極錐度；

（6）調用加工微孔位的程序；

（7）加工錐型孔；

（8）再返修1次電極錐度；

（9）再加工錐型孔；

這樣依次循環加工，既確保錐形孔的位置，減少了電極的更換，減少了人工返修電極的成本，提高了加工效率。

具體實施例

該渦輪導向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法，采用電火花小孔機床加工錐形孔，選用現有φ1.5、φ0.8、φ0.55的電極，此電極既要保證微孔加工尺寸的精度、表面粗糙度，還要保證加工效率;同時利用現有的專用工夾具，才能加工滿足設計要求的錐形氣膜孔,加工方案如下：

(1)選擇加工方式

根據各種加工方式的特點及葉片的外形結構，通過討論分析，現場多次試加工驗證，排除磨削加工和鉆削加工等方式，選取電火花微孔機床加工錐形氣膜孔;

(2)設計制造專用電極導套

根據點火花微孔設備及葉片的外形結構特點，設計的專用電極導套既要保證錐形孔的位置度，又保證錐形孔的尺寸要求，通過現場多次試加工的表現及數據，不斷更換材料、改進專用電極導套的外形和尺寸，經過多次實驗，最終確定了某種材料，并將其加工成所需的電極導套（見圖4），此電極導套的制作難度很大，使用標準極高 ，從而保證更換導套時長度一致和位置準確。

電極導套制造方法：

a.選取合理的材料,如不銹鋼，下料φ15×50;

b.加工電極導套的夾持部位，尺寸為φ12×30圓柱，并在中心鉆孔φ5.2的孔;（見圖5）

c.對φ5.2的內孔進行攻絲，內螺紋的深度為15mm;

d.選取φ6×40內孔為φ4的不銹鋼管作為引導裝置，將不銹鋼管的長度制作一樣長;（見圖6）

e.在不銹鋼管的一端進行時加工M6×10外螺紋，另一端鑲嵌直徑為 φ3mm-φ0.2mm的微孔引導塊;

f.將不銹鋼管引導裝置的螺紋選入到夾持部位φ12×30圓柱內,電極的導套制作完成。

(3)專用夾具的裝夾定位

根據設備、葉片特點及錐形微孔的要求，利用六點定位系統和壓緊裝置，完成葉片的定位。（見圖7、圖8）

(4)電極導套的固定

將制作好的電極導套的夾持部，固定在機床上，并選擇φ0.8、φ0.55和φ1.5的引導裝置，利用螺紋固定在夾持部位。

(5)圓柱形微孔加工

通過零件三維造型用三坐標測量機床確定首孔和末孔的孔位置，再用多軸電火花機床將電極調整到相應的孔的角度，選擇打微孔的引導裝置，編制程序，加工直徑為0.8mm和0.55mm的圓柱形微孔。（見圖9）

(6)圓錐形氣膜孔加工

更換φ1.5的引導裝置，用裝夾好的φ1.5電極，在機床上反極性返修電極的錐度，然后采用原來打孔的程序，進行錐形氣膜孔的加工。保證了加工的錐形孔和微孔位置一致，避免了對孔的誤差。（見圖10、圖11）

所述專用夾具包括底板1、球頭定位銷2、定位銷3、下套筒4、下壓板5、上壓板6、上套筒7、長柱定位銷8、緊定螺釘9、雙頭螺釘10、彈簧11、蝶形螺母12。見圖7。

本發明通過多軸電火花微孔機床加工錐型孔，方便快捷、易于操作，其中加工微孔和錐形孔，在同一個夾具上定位裝夾，只需更換電極及電極導套的引導裝置，采用同一個加工程序進行加工，避免了微孔與錐形孔的位置度不統一，電極的錐度有一定的損耗，利用機床反極性快速返修電極錐度，從原來的一次性電極變成了可以重復使用的電極，減少了更換電極的次數和返修電極的人工成本，保證加工錐型氣膜孔錐度，保證加工的質量，提高了加工效率。

以上所述，僅是本發明專利的較佳實施例而已，并非對本發明專利作任何形式上的限制，任何未脫離本發明專利技術方案內容，依據本發明專利的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明專利技術方案的范圍內。