某型發動機壓氣機盤榫槽拉削工藝改進

查夢江　王巖

摘 要 本文對某型發動機壓氣機盤的榫槽加工進行拉削工藝研究，分析該壓氣機盤榫槽的材料、加工難點、結構及技術要求，并提出拉削工藝改進方法，最終滿足了榫槽加工表面的粗糙度要求，提高了加工效率，同時延長了拉刀壽命。

關鍵詞 壓氣機盤 榫槽 工藝改進

中圖分類號：P619 文獻標識碼：A

1該壓氣機盤的材料及加工特點

某型發動機的壓氣機盤的材料大多數是1Cr10NiMoVNb、1Cr2Ni3MoVN等，屬于馬氏體耐熱不銹鋼。這類材料具有耐蝕性高、塑性、韌性大及高溫強度較好的特點。這些特點決定了其切削加工性差，主要體現在以下幾個方面：

1.1切削力大

主要是材料在高溫下仍有較高的物理力學性能，熱強度較高，對刀具的強度、使用壽命有一定的要求。

1.2切削溫度高

這類材料的導熱系數為45 鋼的1/3 ，因此產生的熱量多，又不易傳出，造成切削溫度高。

1.3加工硬化傾向大

主要是切削過程中塑性變形大，晶格歪扭畸變，使應力和應變增加而引起的。

1.4刀具黏屑性強

這是由于材料的變形阻力大，使刀與屑之間的接觸壓力增加，摩擦因數增加，以致壓迫咬合而滯留粘附在刀尖上。

切削溫度高，加工硬化嚴重，加上鋼中碳化物形成硬質夾雜物，又易與刀具發生冷焊，故刀具磨損快。

2榫槽結構及技術要求

某機發動機壓壓氣機盤，榫槽為燕尾形式。

表面粗糙度要求榫槽工作面0.9um，其余表面1.8um;榫槽開口距離和滾棒間距離難以同時滿足;零件半徑尺寸R？.040mm，由于零件的變形造成垂直度超差，也影響到半徑超差。

3改進方式

3.1容屑槽方向的改進

通過拉刀頂刃前角計算公式，可得出要增大拉刀頂刃前角，除加大前角外，還可增加頂刃與容屑槽底垂直線的夾角，為了使拉刀頂面和工作邊前后角一致，使拉削狀態平穩，將拉刀容屑槽方向按垂直頂面與工作邊角平分線方向設計，即由10案奈？2？0′。但這樣設計容屑槽底就會過拉刀中心，如兩邊齒按對稱設計，兩邊刀齒前刀面互相干涉，無法加工。因此考慮設計成左右刀齒錯齒形式，結合拉刀強度，使一邊刀齒的容屑槽與另一邊刀齒的齒背相互交錯，錯齒前后順序與零件螺旋方向一致，使拉刀兩邊刀齒同時進行拉削，減少拉刀受力不均產生的變形以及對零件榫槽型面的影響。

3.2增加修光齒

考慮零件拉削長度長，零件型面回彈大，在拉刀末端增加兩個修光齒，在零件彈性變形完全恢復后，再由最后兩個修光齒進行拉削，確保零件表面質量和精度。

3.3拉削參數優化

根據以往拉削經驗，要解決鱗刺現象，提高拉削表面質量的有效途徑之一就是提高拉削速度。 我們通過選用與零件同材料的拉刀試塊進行不同拉削速度的拉削實驗，優選拉削參數。拉刀試塊選用2Cr10NiMoVNb材料，硬度：HB=341-375進行了拉削試驗，明顯看出，拉削速度15m/min時，榫槽表面有“鱗刺”狀波紋，榫槽開口值與滾棒值不匹配;當拉削速度提高到 30m/min，“鱗刺”現象消失，粗糙度顯著好轉;榫槽開口值與滾棒值匹配。但當選用拉削速度≥20m/min時，粗拉刀切削刃表面有明顯磨損、燒傷現象，因此，采用粗、精拉分速拉削試驗，試驗結果見表1。

3.4夾具的改進

在高速拉削時根據N=FV的關系，在切削力F不變、工件刀具系統沒變的條件下，由于拉削速度V大幅度提高切削功率N必然相應提高。在整個機床、夾具、工件、刀具系統中夾具屬于薄弱環節。在較大切削功率的作用下必然產生較大的強迫振動。夾具振動現象造成拉削過程不平穩，因此，榫槽槽底產生環狀波紋現象。試驗時，首先，加厚了拉床夾具底座，增加了拉床夾具剛性，將拉削過程中拉床夾具和零件因受拉刀的沖擊而產生的振動和變形降低到最小，提高了拉削過程的穩定性。其次，將夾具上過定位臺階高尺寸約束在零件臺階高上差+0.01mm，控制定位面平面度0.01mm，零件臺階高公差A？.02mm，保證零件受拉削力產生變形后定位面可有效支撐，零件變形幅度不大于0.03mm。避免隨著榫槽的逐漸拉開，盤的自身剛性逐漸減小，變形增大，而當拉刀拉過榫槽，切削齒數減少，拉削力減小，零件發生回彈，在榫槽出口處形成撕裂。通過夾具的改進，提高了夾具和零件安裝整體的剛性，減小了振動，改善了零件表面加工質量。

4總結

根據實驗數據，我們把該壓氣機盤的拉削速度確定為：粗拉：15m/min，精拉：30m/min。并進行了小批量的試拉削，拉削后發現，一次刃磨的拉刀，在拉削15個零件后，拉刀后刀面的磨損值Vb≤0.20mm，而且第15個零件榫槽表面粗糙度合格，無鱗刺現象;而采用單速16m/min的拉削速度拉削時，拉刀最多拉削到第7件時，Vb≥0.20mm。

高壓壓氣機不銹鋼盤的采用變速拉削后，減少了拉刀的刃磨次數，降低了操作者的勞動強度，提高了拉削的換刀點，延長了拉刀的壽命，提高了壓氣機盤的榫槽表面拉削質量。

參考文獻

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