[发明专利]一种航天发动机镍基高温合金超深孔活门座加工方法

说明书

本发明公开了一种航天发动机镍基高温合金超深孔活门座加工方法，包括如下步骤：(1)根据活门座三维模型，确定粗加工和半粗加工阶段刀具尺寸；(2)确定电弧粗加工路径到三维模型边界的粗加工最小距离，得到粗加工产品；(3)确定电弧半粗加工路径到三维模型边界的半粗加工最小距离，得到半粗加工产品；(4)确定电火花半精加工路径到三维模型边界的半精加工最小距离，得到半精加工产品；(5)构建仿形电极并进行电火花精加工，得到精加工产品。本发明实现了活门座端面表面粗糙度达到Ra0.2，端面与基准面垂直度达到0.05mm，制造总时间较现有机械加工方法减少20‑40％，制造成本降低50‑70％。

技术领域

本发明涉及一种航天发动机镍基高温合金超深孔活门座加工方法，属于特种加工领域。

背景技术

活门壳体是航天发动机的核心部件之一，而活门座是其关键结构。其制造质量和加工效率影响整个型号发射的成败和型号研制的周期。活门座的现有加工方法是专用车刀加工。然而，超深孔活门座受空间结构限制，无法使用车削加工，且其材料为镍基高温合金，现有传统机械加工方法进行加工时存在加工方式受限、刀具损耗严重、加工成本高、加工效率低下等问题。电加工方法不受材料强度和硬度限制，被广泛应用于该类材料的加工。传统电火花加工表面质量好、加工影响层薄，但存在加工效率低下，能耗大等问题，而电弧加工方法加工效率高、加工成本低，但表面质量较差。

发明内容

本发明的技术解决问题：为克服现有技术的不足，提供一种航天发动机镍基高温合金超深孔活门座加工方法，以提高加工精度及效率。

本发明的技术解决方案：

一种航天发动机镍基高温合金超深孔活门座加工方法，具体步骤为：

(1)根据活门座三维模型，确定活门座被加工位置的最窄尺寸，根据活门座被加工位置的最窄尺寸，确定粗加工和半粗加工阶段刀具尺寸；

(2)确定电弧粗加工路径到三维模型边界的粗加工最小距离，粗加工过程中峰值电流范围为600A-800A，冲液压力为0.4-0.7MPa，电极旋转速度为1500-3000r/min，得到粗加工产品；

(3)确定电弧半粗加工路径到三维模型边界的半粗加工最小距离，半粗加工过程中峰值电流范围为100A-300A，冲液压力为0.1-0.3MPa，电极旋转速度为500-1000r/min，得到半粗加工产品；

(4)根据三维模型形状，构建仿形电极并进行电火花半精加工，确定电火花半精加工路径到三维模型边界的半精加工最小距离，半精加工过程中峰值电流范围为2A-10A，击穿电压为150-310V，脉冲宽度为50-100μs，得到半精加工产品；

(5)根据三维模型形状，构建仿形电极并进行电火花精加工，精加工过程中峰值电流范围为0.02A-0.3A，浸液深度不低于50mm，得到精加工产品。

确定加工路径到三维模型边界的粗加工和半粗加工最小距离的方法为：在活门座相同材料试验件上，通过峰值电流、冲液压力、电极旋转速度不同参数组合进行正交实验，加工相同长度、宽度、深度的槽，记录加工时间和试验件加工前后质量，计算各组参数下加工效率，对获得最大加工效率参数组合形成的槽进行径向剖切，确定影响层厚度，最小距离不小于影响层厚度。

确定加工路径到三维模型边界的半精加工最小距离的方法为：在活门座相同材料试验件上，通过峰值电流、击穿电压、脉冲宽度不同参数组合进行正交实验，加工相同尺寸的活门座，记录加工时间和试验件加工前后质量，计算各组参数下加工效率，对获得最大加工效率参数组合形成的槽进行径向剖切，确定影响层厚度，最小距离不小于影响层厚度。

粗加工路径到三维模型边界的最小距离0.4-0.6mm，粗加工过程中击穿电压220-310V，脉冲宽度5-8ms，脉冲间隔1-2ms，得到粗加工产品。