[发明专利]一种圆弧槽及圆弧的数控磨削方法

说明书

技术领域

超大尺寸圆弧槽及圆弧的数控磨削技术属于数控加工工艺领域， 针对大型航空发动机涡轮部件开发的。该技术已经在重型燃机涡轮叶 片研制中得以应用，也可推广应用于其他制造领域，特别是高温合金 难加工材料制造领域。

背景技术

在公司研发的某型燃机863项目中，涡轮叶片的直径达到了2米 以上，最大的超过3米，在公司的当时生产条件下，还没有大型车床 能用来研制生产这种大型叶片，即使有了大型车床，加工这种高温材 料的叶片，其生产效率也极低，所以我们开始在数控缓进磨设备上， 利用数控插补工艺进行研制生产。通过合理的设计工艺参数及工艺设 备，完成了这种大型叶片的研制任务。传统的加工方法是车削加工， 需要根据圆弧大小选用车床，如果圆弧直径尺寸过大，就需要选用超 大车床进行加工，而选用七轴五联动设备，就可以利用该设备加工任 意尺寸的圆弧。该设备与普通数控设备大小相差不多，占地面积比立 式车床小一半。

发明内容

本发明的目的是提供一种对超大尺寸圆弧槽及圆弧的数控磨削 工艺。

本发明提供了一种圆弧槽及圆弧的数控磨削方法，其特征在于： 包括以下步骤：1切削工艺方案的设计；2设计计算出合理的切削角 度及砂轮尺寸；3UG模拟分析工艺参数。

1切削工艺方案的设计

将任何的圆弧窄槽沿宽度方向合理分成第一和第二两部分 分步加工：第一步：通过砂轮对圆弧窄槽第一部分进行磨削加工； 第二步：将砂轮偏斜到与第一步相对的一侧对圆弧窄槽第二部分 进行磨削加工，两步加工形成一个完整的圆弧窄槽；如图1所示 窄槽，将任何的圆弧窄槽合理分成两部分分步加工，最终形成完 整的圆弧槽，对于简单的内圆或外圆加工只需要采用第一步或第 二步加工方案即可。第一步是通过砂轮对圆弧窄槽DBE部分如图 2进行磨削加工，第二步：将砂轮偏斜到与第一步相对的一侧如 图3对圆弧窄槽另一部分EAC部分进行磨削加工，两步加工形成 一个完整的圆弧窄槽。

2设计计算出合理的切削角皮及砂轮尺寸

根据两个加工区域的几何量计算出加工角度α和砂轮半径r。根 据加工的临界状态，可以先推导出加工角度α，砂轮半径r及加工圆 弧半径R三者的函数关系，再根据设备的各参数来选择一组合理工艺 参数进行加工；

所述的加工角度α和砂轮半径r的函数关系如下：

第一步加工角度α和砂轮半径r的函数关系为r≤sinα 【(f+d+1)/2-(d-1)²/8f】+(R+d-1)cosα；第二步加工角度α和 砂轮半径r的函数关系为r＜R·cosα，且α≥tan^-1【f/(d/2-0.5)】；

其中，f为被加工圆弧窄槽的槽深，d为被加工圆弧窄槽的槽宽。

3UG模拟分析工艺参数

在UG软件中，对上面设计的几个参数进行建模及三维模拟分析， 并修正工艺参数。

本发明的优点：这种工艺可实现各种难车削材料零件的加工，且 可代替大型车削设备，磨削设备所占生产面积仅为大型车床的一半， 因采用普通砂轮，所以可以降低特种车刀费用，加工效率明显高于车 削，加工精度质量也明显高于车削。

附图说明

图1为圆弧窄槽三维示图；

图2为加工圆弧槽DBE部分平面示意图；

图3为加工圆弧槽CAE部分平面示意图。

具体实施方式

实施例1

针对每个要加工的圆弧窄槽或简单的内外圆弧尺寸，分析推导出 关键加工参数α，砂轮半径r及加工圆弧半径R三者的函数关系。以 图2的圆弧窄槽加工为例，其窄槽用DBAC表示，参见图2，半径R 为890mm，CA＝f，AB＝d，第一步按公式r≤sinα【(f+d+1)/2-(d-1) ²/8f】+(R+d-1)cosα计算得出一组砂轮半径r与倾斜角度α值，按图 槽深6mm，槽宽6.5mm计算，α取5°，则满足加工要求的最小砂轮 半径r应≤892.6mm即可，实际加工中仅通过旋转台将零件倾斜5°， 选用满足条件的砂轮就能完成图所示的窄槽DBE区域的加工。第二 步，按公式r＜R·cosα，且α≥tan^-1【f/(d/2-0.5)】计算出α≥70.2 °，实际我们取75°，并可计算出砂轮半径应小于230mm，即可完成 图3的窄槽ECA区域加工。

上述两步加工形成了完整的圆弧窄槽DBAC。