一種用于小尺寸噴口球面加工的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種精密機械加工方法，尤其是一種可用于航空發動機小尺寸噴嘴的精密加工的工方法，特別涉及一種用于小尺寸球面噴口球面的加工方法。
【背景技術】
[0002]航空發動機離心噴嘴的噴口的結構特點是內腔型面為變截面，且變截面與微小尺寸噴油孔相連，尺寸精度高，各型面之間和外圓、端面之間相互都有很高的技術要求，采用常規加工工藝中的車、銑、磨、鉗、研磨、拋光等多道工序都很難加工，特別是因為噴口尺寸小，零件的定位面和夾持面尺寸也很小，不好裝夾，多次裝夾零件的尺寸和技術條件難以保證，極易使零件報廢。另外，噴油孔和內腔型面表面質量要求高，表面粗糙度一般為0.4?0.2，微型刀具一但剛性不好產生振刀，就會嚴重影響表面質量。而表面質量的好壞直接影響離心噴嘴的流量試驗性能參數。傳統方法是通過手工研磨內腔保證粗糙度，而手動研磨對工人的操作水平高，加工效率低工作量大，尺寸和技術條件難以控制。再者，因噴口內部型面結構復雜且尺寸小，鐵肩不易排出，稍微的拉鉤、劃傷、劃痕、毛刺、缺口直接影響離心噴嘴噴霧角度和燃油不均勻度。因此需要提供一種改良的加工方法，以提高加工效率，保證產品質量。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種用于小尺寸噴口球面的加工方法，以減少或避免前面所提到的問題。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提出了一種用于小尺寸球面噴口球面的加工方法，用于對航空發動機離心噴嘴的變截面噴口的噴油孔以及與所述噴油孔連接的球面的內腔型面進行加工，所述噴口具有一個噴油孔以及位于所述噴油孔一端的直徑擴大的球面，所述噴油孔和所述球面之間具有一個第一過渡圓弧，球面其中，所述加工方法包括如下步驟:
[0005]將原料棒材的第二端夾持在車銑復合加工機床的爪夾上，對與所述第二端相對的原料棒材的第一端進行加工，粗加工出從所述噴油孔到所述球面之間的第一變截面噴口區域，使得所述第一變截面噴口區域具有第一加工余量；
[0006]利用第一精埋鉆加工出所述第一過渡圓弧，使得所述第一過渡圓弧具有一個第二加工余量，其中，所述第二加工余量等于所述第一加工余量；
[0007]利用第一鏜刀從所述噴油孔開始，向外沿所述第一變截面噴口區域進行反向鉤鏜加工，完成加工。
[0008]球面。
[0009]優選地，所述第一鏜刀由刀桿、刀體、刀尖組成，其中，刀尖位于所述刀體的末端，所述刀體位于所述刀尖與所述刀桿之間，且所述刀體的投影面位于所述刀桿的投影面的內部并偏置于所述刀桿的投影面的中心的一側。
[0010]優選地，所述第一鏜刀加工時所述刀尖向下。
[0011]優選地，所述刀體的橫截面具有一個上弧面和一個下弧面，所述上弧面和所述下弧面的圓弧半徑相同。
[0012]優選地，所述刀尖具有一個刀尖前角和一個刀尖后角，所述刀尖前角為所述刀尖向其加工方向前傾的角度，所述刀尖后角為所述刀尖背離其加工方向后傾的角度，其中所述刀尖前角為5°，所述刀尖后角為15°。
[0013]優選地，所述刀尖沿其縱向具有一個與垂直方向呈15°的主偏角和一個與水平方向呈15°的鍥角。
[0014]優選地，所述刀尖的最大厚度等于調整系數X (所述噴油孔直徑/2+所述球面的半徑)。
[0015]優選地，所述調整系數的數值范圍為0.6-0.9。。
[0016]優選地，所述刀尖和所述刀體之間設置有第一過渡錐面球面。
[0017]優選地，所述刀體和所述刀桿之間設置有第二過渡錐面，所述第二過渡錐面的最大錐角為40°。
[0018]本發明的加工方法利用精埋鉆加工獲得相同的加工余量，避免了加工區域厚薄不均勻帶來的斷刀事故，提高了成品率，節約了成本。同時利用反向鉤鏜加工工藝，加工產生的鐵肩往外排出，避免鐵肩劃傷已經加工過的型面，進一步提高了加工精度和成品率。
【附圖說明】
[0019]以下附圖僅旨在于對本發明做示意性說明和解釋，并不限定本發明的范圍。其中，
[0020]圖1顯示的是根據本發明的一個具體實施例的航空發動機離心噴嘴的剖視圖；
[0021]圖2顯示的是根據本發明的一個具體實施例的第一鏜刀應用于圖1所示航空發動機離心噴嘴的加工的示意圖；
[0022]圖3顯示的圖2所示第一鏜刀的左側軸向的投影視圖；
[0023]圖4顯示的是根據本發明的一個具體實施例的第一鏜刀的刀體的加工示意圖；
[0024]圖5顯示的是圖3中刀尖局部的投影放大圖；
[0025]圖6顯示的是圖2中刀尖局部的放大圖。
【具體實施方式】
[0026]為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照【附圖說明】本發明的【具體實施方式】。其中，相同的部件采用相同的標號。
[0027]正如【背景技術】部分所述，本發明涉及的用于小尺寸噴口球面的加工方法可用于對航空發動機離心噴嘴的變截面噴口進行精密加工，由于現有技術采用的加工工藝在加工這種類型的噴口時特別容易斷刀，且鐵肩不易排出，廢品率很高，基本上無法應用于大批量生產，因而本發明提供了一種改進的加工方法。
[0028]具體來說，本發明提出的改進的加工方法特別適用于圖1所示類型的航空發動機離心噴嘴的變截面噴口 1的球面內腔型面進行加工，其中，圖1顯示的是根據本發明的一個具體實施例的航空發動機離心噴嘴的剖視圖。
[0029]圖1中的航空發動機離心噴嘴的特點是具有一個變截面的噴口1以及與噴口 1連接的球面，噴口 1具有一個噴油孔10以及位于噴油孔10 —端的直徑擴大的球面20，噴油孔10和球面20之間具有一個第一過渡圓弧3。在一個具體實施例中，噴油孔10的直徑的尺寸范圍為0.1-lmm之間，球面20的半徑R1的尺寸范圍為l_2mm之間，而且第一過渡圓弧3的圓弧半徑也十分微小，僅僅只有0.01-0.1_，本領域技術人員據此可以想象整個需要加工的零件區域的尺寸非常小，常規的加工工藝以及刀具非常難以觸及這些區域，即便能夠觸及，通常狀態的刀具基本上都是同心結構，就是類似于一根細針，加工時刀具的剛性不好，加工中易折斷易振刀，一把刀通常僅僅只能加工1-2個零件，基本上無法應用于大批量生產。
[0030]基于本發明需要加工的零件的特點，本發明提供了一種改進的加工方法，配合這種改進的加工方法還額外提供了一種改進結構的加工刀具。
[0031]本發明改進的加工方法利用的主要加工設備為現有普遍采用的車銑復合加工機床，例如瑞士寶美的七軸車銑復合加工中心或海力特的車銑復合加工中心的車銑復合加工機床，其基本結構和原理為公知技術，本領域技術人員可以從互聯網或公知公用的設備說明或現有技術手冊獲得，在此不再一一贅述。
[0032]下面參照圖1的航空發動機離心噴嘴的結構詳細說明本發明的加工方法的步驟流程，具體說明如下:
[0033]首先將原料棒材的第二端夾持在車銑復合加工機床的爪夾上，對與所述第二端相對的原料棒材的第一端進行加工。應當指出的是，初始狀態的原料棒材兩端其實是完全相同的，開始的時候可以夾持任意一端。說明書中定義第一端和第二端僅僅是用于明確加工的各個部位的位置關系，避免混淆，當加工完成之后，原料棒材已經變成了零件成品，此時的第一端則變成了零件成品的型面，因此本領域技術人員應當了解，所謂的第一端和第二端僅僅是用于指示方向位置關系的術語。
[0034]對第一端的加工可以包含很多步驟，例如外圓加工，鉆孔，擴孔，銑槽等等，當然，這些加工都是粗加工，關鍵點還是在于本發明特別需要解決的對于變截面噴口的加工工藝的改進，即，總體而言，對第一端的加工需要粗加工出從噴油孔10到球面20之間的第一變截面噴口區域，使得第一變截面噴口區域具有第一加工余量。
[0035]粗加工完成之后，噴油孔10和球面20交界處并不是圓滑過渡的，通常會有一個折角或者臺階存在，如果此時就利用鏜刀進行精加工，由于這個非圓滑過渡區域的存在，因而存在與第一加工余量顯著增厚的區域，對于本發明的小尺寸噴口的加工來說這將是致命的缺陷，通常鏜刀加工到這個區域就會折斷，斷裂的刀具很容易損壞零件型面導致零件報廢。
[0036]為解決這個缺陷，本發明特別提供了一種改進的步驟，即利用第一精埋鉆加工出第一過渡圓弧3，使得第一過渡圓弧3具有一個第二加工余量，其中特別完美的，使第二加工余量等于第一加工余量，則后續利用鏜刀精加工的時候就不存在加工余量不一致的區域，避免了加工區域厚薄不均勻帶來的斷刀事故，提高了成品率，大幅度降低刀具成本。
[0037]在一個具體實施例中，在前面的粗加工步驟中，如果第一變截面噴口區域的第一加工余量過大或者精度不高，也可以在利用精埋鉆加工第一過渡圓弧3的時候，利用精埋鉆的側部同時對第一變截面噴口區域進行精加工，也就是利用精埋鉆一次性將第一變截面噴口區域和第一過渡圓弧3加工出同樣的加工余量，同樣能夠避免加工區域厚薄不均勻的缺陷，且可以降低粗加工的精度要求，提高了加工效率。
[0038]然后，利用第一鏜刀從噴油孔10開始，向外沿所述第一變截面噴口區域進行反向鉤鏜加工，加工完成所述第一端。常規技術加工孔形零件都是從外往內加工，但是對于本發明這種小尺寸球面噴口球面的加工來說，由于尺寸太小且型面精度要求很高，從外往內加工產生的鐵肩會劃傷已經加工過的型面，而型面輕微的劃傷、劃痕直接影響組件燃油噴嘴流量、流向、