一種航空發動機渦輪軸花鍵磨削工具及磨削方法與流程
2023-11-08 06:14:23 3
本發明涉及一種航空發動機渦輪軸花鍵，其構成材料為鎳基高溫合金。
本發明所屬技術領域包括航空發動機渦輪軸花鍵製造過程中磨削工具及磨削加工方法。
背景技術：
對於陶瓷剛玉砂輪，磨削過程中砂輪極易磨損，因此，每去除一定體積的材料就需要對砂輪進行修整，以保證砂輪的型面精度。但是，就目前的數控花鍵磨削技術而言，當砂輪的累計磨損量(如0.03mm)超過工具機的可修整量(如0.02mm)時，修整工序無法實現對砂輪的修整，難以校正砂輪的型面精度，其型面誤差會不斷增大，精度也會急劇惡化，以致影響工件的加工精度。對於因本花鍵軸結構限制需採用的小直徑普通剛玉砂輪，其磨損量和可修整量之間的矛盾更為突出，並且數控花鍵磨床對砂輪的最小可修整直徑有限制要求。此外，砂輪修整為成形面，以及磨削過程中的修整，都需要耗費大量時間，降低工件的加工效率，延長渦輪軸花鍵的製造周期。本花鍵軸無法用普通剛玉砂輪完成花鍵齒形的成形磨削。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題：
本發明的目的是設計一種滿足航空發動機渦輪軸花鍵磨削用的小直徑砂輪，使其具有良好的耐磨性，並提供一種使用該砂輪滿足花鍵軸加工精度和效率要求的控制方法，克服現有技術存在產品加工精度不穩定、合格率低和工件製造周期長、製造成本高的不足。
本發明的技術方案：
提供一種航空發動機渦輪軸花鍵磨削工具，特別是一種砂輪，砂輪直徑為35-45mm，砂輪軸向截面為對稱結構，中間凸起部分為漸開線齒形，漸開線輪廓度為0.005，齒形的高度為3.5-4.5mm，砂輪基體材質為45#鋼，在砂輪基體外表面電鍍有粒度為170/200目的電鍍CBN磨粒，具有磨粒的電鍍層厚度為0.11mm。
進一步為：砂輪直徑為37.8mm，齒形的高度為3.9mm。
提供一種航空發動機渦輪軸花鍵磨削方法，該方法應用了如權利要求1所述的砂輪，其特徵在於包括以下步驟：
步驟一、磨削準備
將合金軸水平安裝到數控花鍵磨床上，使該合金軸在所述磨床上能夠沿著軸 向轉動，從合金軸的端部依次延伸形成加工軸段、左圓弧過渡段、空刀段、右圓弧過渡段以及臺階段，在所述的左圓弧段的中間區域具有出刀點，臺階段半徑與出刀點半徑的徑向差值為4.27mm，出刀點與臺階段的軸向距離為13.35mm；將砂輪安裝於數控花鍵磨床，使得砂輪的中心軸線與合金軸軸線垂直；找正合金軸的位置，使得合金軸徑向圓跳動在1μm以內；將砂輪定位到加工軸段的起始位置；
步驟二、磨削
利用砂輪對合金軸進行磨削，磨削時砂輪從所述合金軸的端部向所述的出刀點磨削，砂輪通過所述的出刀點後繼續前進1mm開始退刀，保證旋轉的砂輪不碰觸右圓弧過渡段以及臺階段。
本發明的有益效果：
採用超硬磨料設計的小直徑砂輪，解決了因花鍵結構限制，用普通砂輪無法實現的成型磨削問題。與原控制方法相比，本控制方法利用CBN磨料的耐磨性，嚴格控制砂輪磨損量，保證了單層電鍍CBN砂輪型面精度的穩定性，提高了工件的加工精度；省略了修整工序，縮短了磨削過程中的時間；配套使用緩進深切磨削工藝，減少了磨削行程和砂輪磨損量，進一步提高了加工精度和效率。
附圖說明
圖1為航空發動機渦輪軸側視圖；
圖2為航空發動機渦輪軸花鍵磨削示意圖；
1-CBN磨粒、2-電鍍層、3-砂輪基體、4-加工軸段、5-左圓弧過渡段、6-空刀段、7-右圓弧過渡段、8-臺階段、9-出刀點、10-砂輪。
具體實施方式
提供一種航空發動機渦輪軸花鍵磨削工具，特別是一種砂輪，砂輪直徑為35-45mm，砂輪軸向截面為對稱結構，中間凸起部分為漸開線齒形，漸開線輪廓度為0.005，齒形的高度為3.5-4.5mm，砂輪基體材質為45#鋼，在砂輪基體外表面電鍍有粒度為170/200目的電鍍CBN磨粒，具有磨粒的電鍍層厚度為0.11mm。
進一步為：砂輪直徑為37.8mm，齒形的高度為3.9mm。
提供一種航空發動機花鍵軸加工方法，該方法應用了如上所述的砂輪，其特徵在於包括以下步驟：
步驟一、磨削準備
將合金軸水平安裝到數控花鍵磨床上，使該合金軸在所述磨床上能夠沿著軸向轉動，從合金軸的端部依次延伸形成加工軸段4、左圓弧過渡段5、空刀段6、右圓弧過渡段7以及臺階段8，在所述的左圓弧段的中間區域具有出刀點9，臺 階段半徑與出刀點半徑的徑向差值為4.27mm，出刀點與臺階段的軸向距離為13.35mm；將砂輪安裝於數控花鍵磨床，使得砂輪10的中心軸線與合金軸軸線垂直；找正合金軸的位置，使得合金軸徑向圓跳動在1μm以內；將砂輪定位到加工軸段的起始位置；
步驟二、磨削
利用砂輪對合金軸進行磨削，磨削時砂輪從所述合金軸的端部向所述的出刀點磨削，砂輪通過所述的出刀點後繼續前進1mm開始退刀，保證旋轉的砂輪不碰觸右圓弧過渡段以及臺階段。
進一步為，所述步驟二的磨削包括粗磨、半精磨、精磨以及光磨，其中：粗磨砂輪線速度30m/s，進給速度240m/s，磨削深度0.4mm，磨削量為3mm,往復磨削；
半精磨砂輪線速度30m/s，進給速度480m/s，磨削深度0.2mm，磨削量為0.4mm,逆磨1次；
精磨砂輪線速度30m/s，進給速度480m/s，磨削深度0.1mm，磨削量為0.1mm,逆磨1次；
光磨砂輪線速度30m/s，進給速度600m/s，逆磨1次。