[发明专利]一种涡轮长轴花键齿成形磨削方法

说明书

本发明公开了一种涡轮长轴花键齿成形磨削方法，首先将磨削砂轮的型面直接修整成与涡轮长轴零件上渐开线花键直齿齿形呈对应相反的形状，并对涡轮长轴零件上预加工出渐开线花键直齿部位的加工余量进行分层；之后采用型面已修整好的磨削砂轮对各分层直接进行成形磨削，直至达到设计要求的花键齿最终齿型。本发明可大大提高零件花键齿的加工精度和表面粗糙度，满足先进航空发动机高温合金涡轮长轴零件对渐开线花键齿形、齿向等的高精度加工及高表面粗糙度要求。

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种高温合金材料涡轮长轴零件渐开线花键齿成形磨削方法。

背景技术

对于航空发动机材料为高温合金的涡轮长轴零件其渐开线花键直齿的加工，通常是在滚齿机上采用展成滚齿的方法进行。但该方法加工的花键齿其齿形、齿向精度只能控制在≥0.02mm，表面粗糙度也只能满足Ra＝1.2～1.6的要求。然而随着更先进航空发动机对涡轮长轴零件渐开线花键齿精度及表面粗糙度要求的进一步提高(齿形精度≤0.01mm，齿向精度≤0.008mm，表面粗糙度Ra≤0.8)，滚齿加工已难以满足新型涡轮长轴花键齿加工时设计提出的各项高精度指标要求。为满足齿加工的高精度和表面粗糙度，传统方法虽亦有采用磨削方式进行花键齿加工，然其基于的原理仍与滚齿一样，均是采用展成原理对花键齿进行渐进成型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涡轮长轴零件花键齿成形磨削方法，用于航空发动机高温合金材料涡轮长轴零件渐开线花键直齿加工，以克服现有技术的缺陷。本发明可大大提高零件花键齿的加工精度和表面粗糙度，满足先进航空发动机高温合金涡轮长轴零件对渐开线花键齿形、齿向等的高精度加工及高表面粗糙度要求。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种涡轮长轴花键齿成形磨削方法，首先将磨削砂轮的型面直接修整成与涡轮长轴零件上渐开线花键直齿齿形呈对应相反的形状，并对涡轮长轴零件上预加工出渐开线花键直齿部位的加工余量进行分层；之后采用型面已修整好的磨削砂轮对各分层直接进行成形磨削，直至达到设计要求的花键齿最终齿型。

进一步地，具体包括以下步骤：

步骤一：将磨削砂轮安装于机床主轴，用盘状砂轮修整器对磨削砂轮的型面进行修整，将其型面修整成与渐开线花键直齿齿形呈对应相反的形状；

步骤二：将涡轮长轴零件安装于花键齿磨削机床，并完成找正、夹紧准备工作，同时根据涡轮长轴零件上单个渐开线花键直齿的单边加工余量，进行粗磨、半精磨、精磨以及光磨四个加工阶段的余量分层；

步骤三：将步骤一中型面已修整好的磨削砂轮以设定的旋转线速度和沿着零件轴向方向的往复直线运动速度，以及每次往复运动时规定的切削深度，对涡轮长轴零件的全部渐开线花键直齿型面分别按照粗磨、半精磨、精磨以及光磨的顺序进行分层成形磨削，直至达到设计要求的花键齿最终齿型。

进一步地，磨削砂轮的材料为陶瓷微晶刚玉，粒度为300～250μm，硬度等级代号为J大类。

进一步地，盘状砂轮修整器的磨料为金刚石。

进一步地，步骤一中用盘状砂轮修整器对磨削砂轮的型面进行修整的具体要求为：磨削砂轮与盘状砂轮修整器的旋转方向相反，磨削砂轮的旋转线速度为30m/s，盘状砂轮修整器的旋转线速度为200mm/min，盘状砂轮修整器按照设定路径每次对磨削砂轮的修整深度为0.02mm。

进一步地，步骤三中粗磨完成后，为后续半精磨留出单边0.2mm的加工余量；半精磨完成后，为后续精磨留出单边0.05mm的加工余量；精磨完成后，为后续光磨留出单边0.005mm的加工余量。