榫槽拉刀刀匣的加工方法與流程
2023-05-09 12:32:27 2
本發明涉及航空零件加工技術領域，特別地，涉及一種高精度的榫槽拉刀刀匣的加工方法。
背景技術：
拉刀在汽車、航空、機械動力工程等領域使用廣泛，而航空領域對於拉刀的精度具有較高的要求。拉刀通常安裝在刀匣內並固定安裝在拉床上，從而保證工具機拉制工作的順利進行；刀匣在拉制工作過程中起到舉足輕重的作用，其精度直接影響著所加工零件的精度。
在航空發動機渦輪盤的榫槽加工中，通常是採用拉刀拉制的方法，這除了要求拉刀具有高的精度外，拉刀刀匣的高精度是渦輪盤榫槽加工精度的重要保證。採用傳統的加工方法來加工拉刀刀匣，仍然存在著製作難、加工精度不易控制等問題，尤其是結構複雜、長度跨度大、斷面面積小、精度要求高的榫槽拉刀刀匣，其加工去除餘量大，成形難度高，尺寸精度難以保證，而各工作面的形位公差更難以控制。
技術實現要素：
本發明提供了一種榫槽拉刀刀匣的加工方法，以解決採用傳統的加工方法來加工拉刀刀匣，存在著製作難、加工精度不易控制的技術問題。
本發明提供一種榫槽拉刀刀匣的加工方法，包括以下步驟：a、選取鍛件進行第一次機械粗加工，留取鍛件餘量；b、正火熱處理，以調整鍛件材料硬度和改善鍛件材料的加工性能；c、第二次機械粗加工，減少鍛件餘量；d、滲碳熱處理，滲碳深度為1.5mm～1.8mm，使鍛件獲得高表面硬度、高耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度；e、第三次機械粗加工，減少鍛件餘量，進行表面構造粗加工；f、淬火處理，以使鍛件材料硬度達到56HRC～62HRC；g、機械精加工至最終尺寸；h、氧化處理後獲得成型榫槽拉刀刀匣產品。
進一步地，步驟a中第一次機械粗加工具體步驟為：鍛件採用20CrMnTi鍛件材料進行第一次機械粗加工，刀匣槽內的工作面外形餘量加工至單邊2mm～4mm，其餘工作面均加工至單邊留餘5mm～10mm，各轉角處作過渡圓角，不作空刀及減輕槽。
進一步地，步驟b中正火熱處理具體步驟為：將鍛件加熱到920℃～950℃保溫2h～2.5h，出爐後在空氣中進行冷卻，以調整材料的硬度，改善材料的加工性能，避免切削加工中「粘刀」的現象，縮短生產周期，提高設備利用率及材料的機械性能；同時也為後續滲碳熱處理作準備，以減小鍛件的變形量。
進一步地，步驟c中第二次機械粗加工具體步驟：刀匣槽內的工作面外形餘量加工至單邊0.6mm-0.8mm，其餘工作面的餘量設計成單邊0.7mm-0.9mm，各轉角處作過渡圓角，作好空刀及底面減輕槽。
進一步地，步驟d中滲碳熱處理具體步驟為：採用固體滲碳方法，在滲碳箱底放一層厚70mm～80mm的固體滲碳劑，並打實，將鍛件平鋪在固體滲碳劑上，鍛件與箱壁之間以及同層鍛件之間的間隔均不小於50mm，其間填以固體滲碳劑，稍加打實，以減少空隙，並使鍛件得到穩定的支撐，之後填滿固體滲碳劑，封箱前在固體滲碳劑層上鋪蓋石棉板，箱蓋四周用耐火泥密封，將滲碳試料從箱蓋上端插入箱內150mm左右，並綁紮牢固，方便取出，滲碳試料入口用耐火泥密封；將滲碳箱分段加熱：在500℃～550℃保溫3h～4h，800℃～850℃保溫3.5h～4h，910℃～930℃保溫15h～18h，910℃～930℃保溫13h～17h，取一件滲碳試料檢查滲碳層深度，根據滲碳層深度決定出爐時間，出爐後隨箱在空氣中進行冷卻；待鍛件冷到室溫後取出，再進行一次620℃～650℃的高溫回火，並趁熱進行校直。
進一步地，步驟e中第三次機械粗加工具體步驟為：鍛件的各工作面留餘量0.6mm，作好各螺紋孔、空刀、外形斜槽及底面減輕槽。
進一步地，步驟f中淬火處理具體步驟為：將鍛件放置在槽鋼內，採用阻碳劑保護；臺車式電阻爐加熱到800℃～850℃後，放入槽鋼和鍛件，加熱到810℃～820℃保溫3h～4h淬火，油冷後趁熱校直，並進行330℃～350℃的回火處理。
進一步地，步驟g中機械精加工具體步驟為：對鍛件進行機械半精加工處理，進行第一次人工時效處理，進行第一次精加工處理，進行第二次人工時效處理，進行第二次精加工處理至最終尺寸；通過第一次人工時效處理和第二次人工時效處理，以消除鍛件內應力，減小鍛件因強力磨削引起的變形；在精加工磨削工作面時，在鍛件下方加墊無磁性墊塊，以消除或減少工作檯對鍛件的吸磁作用，防止因工作檯磁力卸載時鍛件發生回彈變形；磨削榫槽拉刀刀匣的刀匣槽所用的砂輪為異型砂輪，以減小砂輪與工作面的接觸面積，提高加工表面質量；磨削過程中採用切削液充分冷卻；精加工使鍛件外形尺寸公差控制在0.01mm之內、各面平面度、平行度和垂直度控制在0.01mm之內，壁厚的尺寸公差控制在0.005mm之內。
進一步地，機械半精加工處理具體步驟為：採取分段磨削修正的方法磨削榫槽拉刀刀匣的刀匣通槽，從刀匣通槽兩端分頭進行磨削，並控制砂輪行程，避免兩端工作面參與磨削加工，並且控制磨削進給量0.005mm，以此消除中間段鼓肚現象；在磨削過程中反覆調整工件，避免已磨好的工作面參與後續磨削，直至榫槽拉刀刀匣全長壁厚均勻，並達到尺寸公差要求。
進一步地，第一次精加工處理具體步驟為：在其他磨削參數保持不變的情況下，根據榫槽拉刀刀匣的刀匣槽的實際敞口值進行預調整修正，採取墊紙調整的方法消除因砂輪讓刀引起的敞口誤差，從而達到工件形位公差要求。
進一步地，第二次精加工處理具體步驟為：精加工磨削過程中，採用的磨削工藝參數為：砂輪粒度號60-80；砂輪圓周速度17m/s～35m/s；工作檯移動速度15m/min～20m/min；每刀進給量0.005mm。
本發明具有以下有益效果：
本發明榫槽拉刀刀匣的加工方法，使鍛件表面質量達到高精度要求，配合高精度榫槽長拉刀順利完成航空發動機渦輪盤榫槽的加工，保證榫槽的加工質量。而且拉刀刀匣表面耐磨、硬度高，大大提高了其使用壽命，可有效提高拉刀刀匣加工精度、使用壽命和整體技術經濟效益。
除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
附圖說明
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
圖1是本發明優選實施例的榫槽拉刀刀匣的加工方法的結構框圖；
圖2是本發明優選實施例的加工成型的榫槽拉刀刀匣的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由下述所限定和覆蓋的多種不同方式實施。
如圖1和圖2所示，本實施例的榫槽拉刀刀匣的加工方法，包括以下步驟：a、選取鍛件進行第一次機械粗加工，留取鍛件餘量；b、正火熱處理，以調整鍛件材料硬度和改善鍛件材料的加工性能；c、第二次機械粗加工，減少鍛件餘量；d、滲碳熱處理，滲碳深度為1.5mm～1.8mm，使鍛件獲得高表面硬度、高耐磨性以及高的接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度；e、第三次機械粗加工，減少鍛件餘量，進行表面構造粗加工；f、淬火處理，以使鍛件材料硬度達到56HRC～62HRC；g、機械精加工至最終尺寸；h、氧化處理後獲得成型榫槽拉刀刀匣產品。本發明榫槽拉刀刀匣的加工方法，使鍛件表面質量達到高精度要求，配合高精度榫槽長拉刀順利完成航空發動機渦輪盤榫槽的加工，保證榫槽的加工質量。而且拉刀刀匣表面耐磨、硬度高，大大提高了其使用壽命，可有效提高拉刀刀匣加工精度、使用壽命和整體技術經濟效益。
本實施例中，步驟a中第一次機械粗加工具體步驟為：鍛件採用20CrMnTi鍛件材料進行第一次機械粗加工，刀匣槽內的工作面外形餘量加工至單邊2mm～4mm，其餘工作面均加工至單邊留餘5mm～10mm，各轉角處作過渡圓角，不作空刀及減輕槽。
本實施例中，步驟b中正火熱處理具體步驟為：將鍛件加熱到920℃～950℃保溫2h～2.5h，出爐後在空氣中進行冷卻，以調整材料的硬度，改善材料的加工性能，避免切削加工中「粘刀」的現象，縮短生產周期，提高設備利用率及材料的機械性能；同時也為後續滲碳熱處理作準備，以減小鍛件的變形量。
本實施例中，步驟c中第二次機械粗加工具體步驟：刀匣槽內的工作面外形餘量加工至單邊0.6mm-0.8mm，其餘工作面的餘量設計成單邊0.7mm-0.9mm，各轉角處作過渡圓角，作好空刀及底面減輕槽。
本實施例中，步驟d中滲碳熱處理具體步驟為：採用固體滲碳方法，在滲碳箱底放一層厚70mm～80mm的固體滲碳劑，並打實，將鍛件平鋪在固體滲碳劑上，鍛件與箱壁之間以及同層鍛件之間的間隔均不小於50mm，其間填以固體滲碳劑，稍加打實，以減少空隙，並使鍛件得到穩定的支撐，之後填滿固體滲碳劑，封箱前在固體滲碳劑層上鋪蓋石棉板，箱蓋四周用耐火泥密封，將滲碳試料從箱蓋上端插入箱內150mm左右，並綁紮牢固，方便取出，滲碳試料入口用耐火泥密封；將滲碳箱分段加熱：在500℃～550℃保溫3h～4h，800℃～850℃保溫3.5h～4h，910℃～930℃保溫15h～18h，910℃～930℃保溫13h～17h，取一件滲碳試料檢查滲碳層深度，根據滲碳層深度決定出爐時間，出爐後隨箱在空氣中進行冷卻；待鍛件冷到室溫後取出，再進行一次620℃～650℃的高溫回火，並趁熱進行校直。
本實施例中，步驟e中第三次機械粗加工具體步驟為：鍛件的各工作面留餘量0.6mm，作好各螺紋孔、空刀、外形斜槽及底面減輕槽。
本實施例中，步驟f中淬火處理具體步驟為：將鍛件放置在槽鋼內，採用阻碳劑保護；臺車式電阻爐加熱到800℃～850℃後，放入槽鋼和鍛件，加熱到810℃～820℃保溫3h～4h淬火，油冷後趁熱校直，並進行330℃～350℃的回火處理。
本實施例中，步驟g中機械精加工具體步驟為：對鍛件進行機械半精加工處理，進行第一次人工時效處理，進行第一次精加工處理，進行第二次人工時效處理，進行第二次精加工處理至最終尺寸；通過第一次人工時效處理和第二次人工時效處理，以消除鍛件內應力，減小鍛件因強力磨削引起的變形；在精加工磨削工作面時，在鍛件下方加墊無磁性墊塊，以消除或減少工作檯對鍛件的吸磁作用，防止因工作檯磁力卸載時鍛件發生回彈變形；磨削榫槽拉刀刀匣的刀匣槽所用的砂輪為異型砂輪，以減小砂輪與工作面的接觸面積，提高加工表面質量；磨削過程中採用切削液充分冷卻；精加工使鍛件外形尺寸公差控制在0.01mm之內、各面平面度、平行度和垂直度控制在0.01mm之內，壁厚的尺寸公差控制在0.005mm之內。
本實施例中，機械半精加工處理具體步驟為：採取分段磨削修正的方法磨削榫槽拉刀刀匣的刀匣通槽，從刀匣通槽兩端分頭進行磨削，並控制砂輪行程，避免兩端工作面參與磨削加工，並且控制磨削進給量0.005mm，以此消除中間段鼓肚現象；在磨削過程中反覆調整工件，避免已磨好的工作面參與後續磨削，直至榫槽拉刀刀匣全長壁厚均勻，並達到尺寸公差要求。
本實施例中，第一次精加工處理具體步驟為：在其他磨削參數保持不變的情況下，根據榫槽拉刀刀匣的刀匣槽的實際敞口值進行預調整修正，採取墊紙調整的方法消除因砂輪讓刀引起的敞口誤差，從而達到工件形位公差要求；第二次精加工處理具體步驟為：精加工磨削過程中，採用的磨削工藝參數為：砂輪粒度號60-80；砂輪圓周速度17m/s～35m/s；工作檯移動速度15m/min～20m/min；每刀進給量0.005mm。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。