[发明专利]加工航空发动机自由涡轮二级叶片用工装

说明书

本发明涉及一种加工航空发动机自由涡轮二级叶片用工装，包括底座，所述底座的左、右两侧均设有一个竖直的左、右支承部，所述左支承部上设有夹头，所述夹头的右端面设有V形齿面槽；所述右支承部的内侧面上设有顶套，所述顶套的左端面开设有矩形槽，二级叶片右端的工作台与所述矩形槽固定配合，所述V形齿面槽和二级叶片左端的榫头固定配合。利用本发明的工装在三轴加工中心上即可完成对二级叶片待加工面的精加工，摆脱了现有加工方法对四轴加工中心或手工加工的依赖；利用本工装加工二级叶片的效率高且省时，在保证二级叶片质量合格率的前提下，各二级叶片待加工面的加工质量均统一。

技术领域

本发明涉及航空加工用工装，具体涉及一种加工航空发动机自由涡轮二级叶片用工装。

背景技术

自由涡轮二级叶片4是航空发动机上的重要零部件，其材料为锻态高温合金GH93；硬度≥290，一台发动机内需配有60多片二级叶片4，因此厂商对该零件的产量需求较大；二级叶片4的待加工面包括前缘5、后缘6、叶盆7、叶背8，二级叶片的左端部分为榫头11，二级叶片的右端部分为工作台12，精加工前的二级叶片4经过电火花加工作为粗加工，电火花加工加工出了二级叶片4的叶型并在各个待加工面留有少许的加工余量，经测量得出二级叶片4的叶身各截面的加工余量均不一致。

现有二级叶片4的加工方法是通过人工手工打磨抛光使得待加工面达到合格标准，该加工方法所需的人力劳动强度较高，人工的工作环境较为恶劣，在加工过程中难以迅速排掉二级叶片4在抛光打磨过程中产生的热量，其降温过程降低了生产效率，该加工方法的生产效率低并导致了二级叶片4的产量少，因二级叶片4的材料硬度较高使得打磨抛光时间更长，加工一个二级叶片4平均需要花费3.5小时，因该加工方法为纯手工加工使得二级叶片4的加工质量无法统一。

另外现有技术中有一种利用四轴加工中心加工二级叶片4的方法，该加工方法利用到一种工装，所述工装包括夹头9和顶套10，所述夹头9的左端开设有V形齿面槽，该齿面槽与二级叶片4的榫头11固定配合，所述夹头的右侧形状呈圆柱体，该圆柱体的圆周面装夹在四轴加工中心的卡盘上，所述顶套10的右端开设有方形凹槽，该凹槽和二级叶片4的工作台固定配合，所述顶套10的左端开设有中心孔，该中心孔顶紧在尾座顶尖上，所述夹头9的左侧形状呈方体，所述方体的前侧面固定有挡板，所述方体的后侧面固定有压板，所述挡板和压板用于二级叶片4的榫头12在所述V形齿面槽内水平方向的限位，二级叶片4在四轴加工中心上按上述一夹一顶的方式装夹在所述工装上，装夹完毕后，所述方体的顶面与水平面平行，加工过程中：四轴加工中心通过卡盘带动二级叶片4旋转不同的角度从而对二级叶片4的待加工面进行铣削。

上述工装的工作方法，包括：二级叶片的榫头（11）与夹头（2）的V形齿面槽配合并通过螺纹压紧固定，二级叶片（4）的工作台（12）与顶套（3）通过螺钉顶紧固定，装夹完毕后，所述夹头（2）右侧的方体的上侧面与底座（1）的底面平行；利用本工装在三轴加工中心上即可完成对二级叶片（4）待加工面的精加工。

上述在四轴加工中心上加工二级叶片4的方法存在以下问题：该加工方法所用的工装在装夹二级叶片4时、采用一夹一顶的方式进行装夹，因二级叶片4的待加工面处的结构形状较薄，所以所述一夹一顶的装夹方式会使装夹后的叶片4受到一定的轴向力并导致其发生弹性变形，当加工完毕并松开尾座顶尖后，二级叶片4所受的内应力相继消失，此时加工好的叶面形状产生了回弹变形并导致了二级叶片4的加工不合格，同时装夹时使用的中心孔为同一个中心孔，因此产生了装夹误差；铣削二级叶片4的待加工面使用的刀具是D8r4球头刀，所述球头刀直径小且刚性相对较差，同时因二级叶片4的叶身各截面的加工余量不一致，所以限制了铣削时刀具的走刀速度，铣削加工时的叶片4的叶身没有辅助支撑进一步导致了严重的振刀现象，严重的振刀现象导致了加工表面质量差同时进一步限制了加工时刀具的走刀速度；加工一个二级叶片4大约需要5小时，二级叶片4的加工合格率大约在30%，因此这种加工方法的加工效率和加工质量均达不到预期效果。

发明内容