[发明专利]一种涡轮盘榫槽加工方法

说明书

一种涡轮盘榫槽加工方法，步骤S1：利用涡轮盘的内孔，采用轴向压紧的方式装夹涡轮盘工件；步骤S2：采用线切割，在每个榫槽位置处加工出一条割线用于释放应力；步骤S3：线切割粗切榫槽轮廓，并留余量；步骤S4：采用多次线切割精切榫槽轮廓到尺寸，精切后重熔层厚度≤0.005mm；步骤S5：采用拉刀精加工榫槽，去除重熔层。本发明中利用涡轮盘的内孔采用轴向压紧的方式进行装夹工件，减小了装夹应力的产生，采取轴向夹紧消除变形对榫槽加工精度的影响。通过在每个榫槽上切割出割线，先对工件释放、消除了大部分应力，减小了后续的线切割工序应力的产生，避免工件变形。在线切割粗切之后安排多次线切割精切，减少重熔层厚度，最后采用拉削去除重熔层。

技术领域

本发明涉及航空发动机涡轮盘加工制造技术领域，尤其涉及一种涡轮盘榫槽加工方法。

背景技术

在发动机涡轮盘分体式涡轮转子中，盘与叶片通过榫槽与榫头配合连接。涡轮盘的材料必须具有较高的屈服强度、拉伸强度、良好的热稳定性等满足高温高压高速下工作的条件。高温合金是满足高推重比发动机最好的材料。盘上榫槽的尺寸公差、形位公差要求很高。随着涡轮盘材料性能的不断提高，传统加工工艺也越来越难以满足加工要求。目前涡轮盘榫槽主要采用拉削的方法靠成型刀加工型面来完成，一方面零件结构特点形状复杂，壁薄加工时极易产生变形，给切削带来很大的困难，榫槽的尺寸公差、形位公差要求高经常超差。另一方面由于拉刀形状复杂、刚性小、易损耗、设计难度高、刀具成本高等问题。在加工过程中均会产生残余应力，残余应力的存在会对零件有很大影响，由于不稳定的残余应力的存在，一旦受到外力的作用，零件就会在外力与残余应力的作用下产生局部塑性变形，重新分配截面内的应力，去除外力作用后，零件就会受到内部残余应力的作用出现变形，会严重影响加工质量。

线切割加工技术作为一种特种加工技术，在许多情况下是机械加工技术无法取代的。榫槽采用慢走丝线切割加工，除了装夹轴向力外，不会像机械加工方法一样受到刀具切削力的影响，零件产生的应力变形较小，可保证较好的加工精度与表面质量。慢走丝几乎可以加工任何硬度的导电材料，适用范围广。但是涡轮盘一周有几十个多则上百个榫槽，去除材料会引起零件内部应力的释放和重新分布，导致零件变形，对加工产生影响，另外，若线切割参数设置不合理的话，产生重熔层影响榫槽的精度。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种涡轮盘榫槽加工方法，旨在解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种涡轮盘榫槽加工方法，包括以下步骤：

步骤S1：工件装夹：利用涡轮盘的内孔，采用轴向压紧的方式装夹涡轮盘工件；

步骤S2：采用线切割，在每个榫槽位置处加工出一条或多条割线用于释放应力；

步骤S3：线切割粗切榫槽轮廓，并留余量；

步骤S4：采用多次线切割精切榫槽轮廓到尺寸，精切后重熔层厚度≤0.005mm；

步骤S5：采用拉刀精加工榫槽，去除重熔层。

优选的，线切割粗切榫槽轮廓时，单边留余量0.5mm。

优选的，在步骤S2中，每个榫槽上的割线数量为1条，位于每个榫槽中心位置处，割线底端距榫槽底部距离为0.5mm。

优选的，在步骤S4中，线切割精切加工中，采用镀层电极丝，电极丝型芯材料为Brass CuZn37，电极丝直径为0.25mm，电极丝的拉强度为900N/mm2，电极丝的延伸率≤2％。

优选的，在步骤S4中，采用三次线切割精切榫槽轮廓，第一次精切单边留余量0.2～0.3mm；第二次精切单边留余量0.01～0.1mm；第三次精切到尺寸。