細(xì)長空心渦輪軸加工工藝研究

陳磊++張曉熹++王蓮++姜瑩

摘 要：低壓渦輪軸是典型薄壁空心長軸，該零件材料為GH4169，切削工藝性差，難加工，刀具易磨損，加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，加工過程中零件轉(zhuǎn)速不能太高。零件大頭錐面直接過渡到軸身及深孔結(jié)構(gòu)特點，需要設(shè)計、制造特殊結(jié)構(gòu)的專用深孔鉆頭、深孔鉸刀等專用工裝、數(shù)控機(jī)夾刀具。尋求最佳的走刀路線和接刀點位置，調(diào)整、優(yōu)化數(shù)控程序，摸索最佳切削參數(shù)，通過切削試驗來驗證數(shù)控程序的正確合理。

關(guān)鍵詞：低壓渦輪軸；加工工藝；壁厚差

中圖分類號：V232 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

解決渦輪軸加工關(guān)鍵在于數(shù)控車床實現(xiàn)對低壓渦輪軸長軸身和大頭輔板內(nèi)外型面的加工。經(jīng)過現(xiàn)場加工和檢測驗證，效果顯著，保證低壓渦輪軸內(nèi)外型面加工質(zhì)量，滿足零件圖紙的要求。

1.制定工藝路線

毛料圖表→打頂尖孔→粗車外圓→粗車頭部及鏜引導(dǎo)孔→車外圓→鉆孔→鉆孔→鉆孔→鏜大頭內(nèi)孔及車外圓→小頭內(nèi)孔及切試件→熱處理（時效處理）→車外圓→精鏜小孔→車大端面→穩(wěn)定處理→細(xì)車軸身外圓端面→鏜內(nèi)孔→精絞內(nèi)孔及型面→鏜內(nèi)孔→精鉸內(nèi)孔及型面→鏜內(nèi)孔及型面→精鉸內(nèi)孔型面→腐蝕檢查→修復(fù)基準(zhǔn)→精鏜小頭內(nèi)孔→鏜大端內(nèi)孔→精車軸身外圓→精磨外型面→標(biāo)印→加工滾齒試件→滾試件→滾花鍵套齒→去毛刺→車大端止口及內(nèi)型面→鉆孔及銑大端面槽→去毛刺→攻絲→鉆軸身斜孔及銑槽→去毛刺→銑小頭端面槽→電加工橢圓孔→鉆斜孔→去毛刺及重熔層→電加工孔和槽→去重熔層及毛刺→清洗→熒光檢查→清洗→最終檢驗→鍍鉻→精車篦齒→噴涂前檢驗→磨外徑→銑篦齒端面槽→去毛刺→洗滌→局部熒光→洗滌→噴涂→精車篦齒外徑→動平衡→平衡去重→洗滌→噴丸→檢驗→修復(fù)配合表面→入庫。

2.加工實施的具體方案

2.1 深孔加工

深孔加工最重要的一步為加工引導(dǎo)孔，配做與引導(dǎo)孔適合間隙導(dǎo)鍵尺寸，深孔鉆頭刀刃情況。引導(dǎo)孔加工分兩種情況，一是在零件本體上加工引導(dǎo)孔，這種方法比較困難，比較傳統(tǒng)，實現(xiàn)起來費時費力。另一種方法是在零件外接部分加工引導(dǎo)孔，這種方法比較實用，可以多個零件同時使用，目前這種方法普遍推廣。

2.2 導(dǎo)鍵的加工

首先導(dǎo)鍵是深孔加工最基本最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，深孔加工的好與壞全看導(dǎo)鍵是否合適，導(dǎo)鍵一般采用夾布膠木、白樺木、厚膠皮、硬質(zhì)合金（批產(chǎn)零件情況下使用，價格昂貴）。導(dǎo)鍵與刀體安裝完畢后同時與刀具連在一起后，在加工導(dǎo)鍵外徑時，導(dǎo)鍵外徑尺寸必須低于刀尖0.01mm～0.02mm，如果需要轉(zhuǎn)接，必須同時加工，找正基準(zhǔn)必須統(tǒng)一，不能采用擠導(dǎo)鍵的加工方案。

2.3 內(nèi)排屑和外排屑

通常都采用內(nèi)排屑，有助于零件的內(nèi)孔粗糙度，內(nèi)排屑需要在刀具上設(shè)計排屑孔和零件需要封油裝置。

2.4 零件的熱處理

熱處理是采用適當(dāng)?shù)姆绞綄饘俨牧匣蚬ぜM(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得預(yù)期的組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。只改變內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，不改變表面形狀與尺寸，而且都由加熱、保溫、冷卻3個階段組成，細(xì)長軸類零件熱處理一般采用吊裝方式進(jìn)行，即常說的#式爐熱處理工藝。

2.5 變形控制

在精加工中，允許軸身和外型面可分別加工，同時分多次進(jìn)刀，去除大部分余量，減少粗加工對零件變形影響，在單邊上留0.5左右余量，檢查零件跳動符合要求后，再車至設(shè)計尺寸，加工中一定要充分澆注冷卻液，提高表面質(zhì)量。以便接刀和減少溫度變化對零件尺寸的影響。

2.6 壁厚差保證

在相關(guān)的工序精車內(nèi)孔型面時，將零件大端外徑及端面車一刀，保證零件基準(zhǔn)的技術(shù)要求，使該外徑與內(nèi)孔型面保持同軸，在精車工序時，找正該外圓和軸身跳動不大于0.01mm，這樣就可以保證零件壁厚差不大于0.05mm。

2.7 壁厚差保證檢測與修正

步驟1，空心長軸經(jīng)過深孔加工后，對各個截面的壁厚差進(jìn)行測量，并用記號筆在零件外圓的不同截面上，將壁厚差的最大值標(biāo)定出來；找出壁厚差最大值的前后兩個截面。

步驟2，在車床上采用找偏心的方法有意將零件找偏，找偏數(shù)值與壁厚差最大值的前后兩個截面壁厚差數(shù)值相當(dāng)。尾頂尖一側(cè)可用墊頂尖的方法進(jìn)行找偏。

步驟3，將機(jī)床主軸一側(cè)和尾端架中心架處各車出一個基準(zhǔn)環(huán)帶，用架中心架支撐零件尾部基準(zhǔn)環(huán)帶，找正兩端基準(zhǔn)環(huán)帶跳動在0.01mm以內(nèi)；車加工尾孔基準(zhǔn)倒角與尾頂尖配套，并與旋轉(zhuǎn)中心同軸。用千分表檢查跳動在0.005mm范圍之內(nèi)。

步驟4，用尾頂尖頂緊度口倒角，卸下中心架，半精車零件外圓全部表面，被加工表面壁厚差得到修正。

步驟5，將零件掉頭，架中心架找正已修整的表面跳動在0.01mm以內(nèi)，對另一端外圓內(nèi)孔進(jìn)行車加工修正。

3.低壓渦輪軸的加工應(yīng)注意的事項

加工前，詳細(xì)檢查半精車工序零件的尺寸和技術(shù)條件，除在少數(shù)地方進(jìn)行調(diào)整外，基本上延用了加工試驗的數(shù)控程序加工。

為了保證首件研制的加工質(zhì)量，我們采取了如下措施：

（1）加工過程中每調(diào)用一個新程序，操作者、工藝人員對調(diào)用的程序進(jìn)行校對，保證加工程序的正確性。

（2）每次更換刀具或刀片，都要在零件上重新對刀，保證對刀值的一致性，接刀表面圓滑轉(zhuǎn)接。

（3）每加工一次表面，操作者，工藝人員共同進(jìn)行檢查，并于在機(jī)床上對給定的刀補(bǔ)值進(jìn)行校驗，以便根據(jù)測量值進(jìn)行調(diào)整。

（4）每循環(huán)加工一次表面，操作者、工藝人員檢查刀具磨損情況，決定換刀點和換刀次數(shù)。

通過對比上刀量與實測值之間的差值，進(jìn)行上刀試驗。由于切深不同，轉(zhuǎn)數(shù)及進(jìn)給量不同，刀片的鋒利程度不同，零件和刀具受力亦不同，零件變形程度不同，嘗試著找出其變形的特點和規(guī)律。

參考文獻(xiàn)

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