吳宏春　孟　輝　李鳳清　陳靖波　閆德海（1.駐沈陽黎明發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司軍事代表室，遼寧 沈陽 11004；2.東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 沈陽 110000；.中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 11004）

單晶低壓渦輪葉片葉尖封嚴(yán)齒圓弧緩進(jìn)磨削加工方法

吳宏春1，2孟輝3李鳳清3陳靖波3閆德海3
（1.駐沈陽黎明發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司軍事代表室，遼寧 沈陽 110043；2.東北大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 沈陽 110000；3.中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

本文利用MKL7150單面緩進(jìn)磨設(shè)備具備三軸聯(lián)動(dòng)的功能，編寫了圓弧加工程序，試驗(yàn)了加工參數(shù)，完成了某單晶低壓渦輪葉片葉尖封嚴(yán)齒圓弧的緩進(jìn)磨加工。實(shí)現(xiàn)了在平面數(shù)控磨床進(jìn)行圓弧加工的技術(shù)。本文總結(jié)了低壓渦輪葉片葉尖封嚴(yán)齒圓弧的緩進(jìn)磨加工可行性分析、工裝的改制以及加工參數(shù)的選擇。通過改進(jìn)，完成了緩進(jìn)磨設(shè)備進(jìn)行圓弧加工功能的開發(fā)工作，解決了該葉片加工的瓶頸問題。本文針對如何防止單晶材料在磨削中因磨削熱及切削產(chǎn)生材料塑形變形而產(chǎn)生再結(jié)晶進(jìn)行了加工參數(shù)試驗(yàn)，強(qiáng)冷卻試驗(yàn)，及再結(jié)晶試驗(yàn)。通過試驗(yàn)驗(yàn)證獲得了沒有再結(jié)晶的合理可行的加工工藝參數(shù)。為今后其他類型葉片的加工奠定了基礎(chǔ)。

封嚴(yán)齒；圓??；程序；參數(shù)；單面緩進(jìn)磨；單晶

1 引言

某低壓渦輪葉片，采用DD6單晶高溫鑄造合金。其結(jié)構(gòu)為樅樹型榫頭，葉身為帶排氣縫的空心無余量鑄造，帶有鋸齒形葉冠，葉冠上表面留有圓弧形封嚴(yán)齒。

國內(nèi)對單晶葉片制造處于研制階段，由于國外的技術(shù)封鎖，目前尚未掌握價(jià)格經(jīng)驗(yàn)。另外，葉片磨削燒傷與磨削裂紋是葉片加工的難題。

單晶技術(shù)的關(guān)鍵是避免葉片的再結(jié)晶。生產(chǎn)過程中的切割、打磨、加工、周轉(zhuǎn)等過程都容易產(chǎn)生再結(jié)晶，如何避免再結(jié)晶是研制中的關(guān)鍵問題。為此，摸索出一套適合于單晶材料葉片裝夾、測量、包裝、規(guī)律。同時(shí)對所用工裝進(jìn)行了夾緊可靠性試驗(yàn)，保證葉片在夾緊過程中不會(huì)出現(xiàn)塑性變形。另外，針對葉片材料特點(diǎn)，對設(shè)備的冷卻系統(tǒng)要求嚴(yán)格，對所加工的型面最后進(jìn)行隨型冷卻，保證冷卻效果，避免因過熱造成燒傷和裂紋。通過加工試驗(yàn)證明采用緩進(jìn)磨加工出的零件表面質(zhì)量明顯好于普通磨床，就是冷卻效果不同產(chǎn)生的結(jié)果。

低渦葉片葉尖圓弧形封嚴(yán)齒，其傳統(tǒng)的加工方法是采用在低渦盤或工藝低渦盤上按低渦盤組件裝配工藝進(jìn)行部件傳裝后，進(jìn)行組件狀態(tài)的外圓磨加工。但制作工藝盤夾具及配套零、部件所需周期長、成本高、難度大。通常，單面緩進(jìn)磨用來加工復(fù)雜形狀的平面尺寸。若具備三軸聯(lián)動(dòng)功能，通過圓弧插補(bǔ)，采用程序控制可實(shí)現(xiàn)單面緩進(jìn)磨床上加工葉片葉尖封嚴(yán)齒圓弧。

MKL7150設(shè)備具備三軸聯(lián)動(dòng)功能，若對其進(jìn)行開發(fā)可以實(shí)現(xiàn)某低渦葉片圓弧封嚴(yán)齒的加工。本文主要總結(jié)了加工某低渦葉片圓弧封嚴(yán)齒過程中，加工程序的編制，夾具的改進(jìn)，參數(shù)的設(shè)定等內(nèi)容，根據(jù)制定的措施及試驗(yàn)方案，對完成加工工序后的試驗(yàn)件進(jìn)行再結(jié)晶試驗(yàn)，葉片加工面沒有再結(jié)晶層，完全符合技術(shù)條件要求。其試驗(yàn)結(jié)果表明我們所選參數(shù)正確、工裝裝夾可靠、加工方法可行，可以進(jìn)行加工參數(shù)的固化，并應(yīng)用于正式件的生產(chǎn)。

表1

2 試驗(yàn)加工

2.1 加工設(shè)備情況

單面緩進(jìn)磨設(shè)備具備三軸聯(lián)動(dòng)功能，具有圓弧插補(bǔ)功能，采用合理的程序編制，可實(shí)現(xiàn)圓弧加工。該設(shè)備配備一個(gè)主軸和一個(gè)安裝在工作臺上的金剛石滾輪修整器。結(jié)構(gòu)為臥式結(jié)構(gòu)，通過安裝在滾輪修整器上的金剛石滾輪修整砂輪，進(jìn)行磨削加工。

2.2 工裝

原有工裝以榫齒作為定位和壓緊機(jī)構(gòu)，葉冠為輔助定位和輔助壓緊。因該葉片徑向長度較長（約130mm），該夾具結(jié)構(gòu)受葉片偏擺的影響，以榫齒定位后，葉冠的擺動(dòng)公差較大（0mm～0.5mm），因此無法直接使用它進(jìn)行加工。

根據(jù)尺寸鏈分析計(jì)算，將榫齒定位塊拆除，更換榫頭緣板定位模塊；將葉冠的輔助定位鎖緊，起定位作用，增加榫頭頂面定位模塊。此定位結(jié)構(gòu)消除了偏擺公差對冠頂圓弧尺寸公差的影響。

2.3 砂輪及冷卻液的選擇

針對單晶材料，采用大氣孔超軟砂輪進(jìn)行加工。采用棕剛玉和白剛玉混合磨料的砂輪（牌號WA/PA100/80F9V35）進(jìn)行試驗(yàn)；冷卻液選用進(jìn)口馬斯特系列產(chǎn)品中的水基合成液（牌號C270）作為磨削專用冷卻液，冷卻液出口壓力為0.8MPa。

在夾具上安裝隨型導(dǎo)流板，保證冷卻液最大可能的通過工件被加工面，及時(shí)帶走切削熱并潤滑加工面，減少因摩擦產(chǎn)生的熱量，盡可能避免磨削熱導(dǎo)致的熱裂紋。

2.4 加工參數(shù)的選擇

根據(jù)緩進(jìn)磨加工單晶材料其他表面的加工參數(shù)，選擇的加工參數(shù)見表1（兩刀修一次）。

結(jié)論

采用單面緩進(jìn)磨設(shè)備，通過編寫圓弧加工程序，采用改進(jìn)工裝和對比測量方法，能夠完成某低壓渦輪工作葉片葉尖圓弧封嚴(yán)齒的加工。

通過對磨削后的試驗(yàn)件進(jìn)行再結(jié)晶檢測，沒有發(fā)現(xiàn)再結(jié)晶；經(jīng)過對磨削后的試驗(yàn)件進(jìn)行熒光檢查，沒有發(fā)現(xiàn)磨削燒傷和裂紋，根據(jù)熒光檢查及再結(jié)晶檢測結(jié)果確定了磨削試驗(yàn)中所給定的加工參數(shù)可行。

采用MKL7150單面緩進(jìn)磨設(shè)備能夠完成低壓渦輪工作葉片葉尖封嚴(yán)齒圓弧的加工。

[1]劉艷，等.葉片制造技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[2]郭文有，等.航空制造工程手冊·發(fā)動(dòng)機(jī)葉片工藝[M].北京：航空工業(yè)出版社.

[3]航空工藝裝備設(shè)計(jì)手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1978.

[4]常書易.葉片測量技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，1984.

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