一种涡轮导向叶片锥形气膜孔的精密加工方法技术

本发明专利技术公开了一种涡轮导向叶片锥形气膜孔的精密加工方法，根据各种设备加工气膜孔的特点及叶片的外形结构，选取多轴电火花加工锥形气膜孔。设备选定后，设计并制造专用电极导套及专用夹具。加工时，采用多轴电火花机床选用φ0.8和φ0.55的电极引导装置完成φ0.8和φ0.55微孔加工,然后更换φ1.5的电极及电极的引导装置,调用原来的微孔加工程序，开始加工锥形气膜孔。锥形电极加工锥形气膜孔的过程中，锥形段不断放电被消耗，为了降低专用电极的成本，不用更换电极，直接在多轴电火花机床上，将电极的正负极调换，对电极损耗的锥形段进行修整，直到锥形电极的长度尺寸不可修为止。

Precision machining method of conical air film hole of turbine guide vane

The invention discloses a precise processing method of a conical air film hole of a turbine guide blade. According to the characteristics of the gas film hole processed by various equipment and the shape structure of the blade, a multi shaft electric spark is adopted to process the conical gas film hole. After the equipment is selected, the special electrode guide sleeve and special clamp are designed and manufactured. When processing, the use of multi axis EDM machine tool selection and phi 0.8 Phi 0.55 electrode guide device to complete the phi 0.8 and phi 0.55 micro processing, guiding device and changing the electrode and electrode 1.5, call the original micro processing procedures, start processing conical holes. The process of conical electrode machining conical film hole in the conical section continuous discharge is consumed, in order to reduce the cost of the special electrode, without changing the electrode directly in the multi axis EDM, the electrode polarity change, tapered section on electrode wear were trimmed, until the cone shaped electrode length cannot be repaired so far.

【技术实现步骤摘要】
一种涡轮导向叶片锥形气膜孔的精密加工方法
本专利技术属于涡轮导向叶片加工领域，具体地涉及航空涡轮导向叶片异形气膜微孔精密加工，提出对某高压涡轮导向叶片加工锥型气膜孔的方法。
技术介绍
某型发动机高压涡轮导向叶片有两联体和三联体两种结构，均由大安装板、叶身、小安装板组成。叶片属熔模精密铸造等轴晶复杂气冷空心叶片。三联高压涡轮导向叶片叶身有气膜孔309个、安装板有气膜孔42个。其中129个需要加工成锥形气膜孔，叶身微孔的孔径为0.80+0.06mm，安装板孔径为0.550+0.06mm。设计图要求在高压涡轮导向叶片叶身盆向、背向和大、小安装板流道面加工锥形气膜孔，此气膜孔的加工程序为：先加工出圆柱形微孔，然后将圆柱形微孔的流道面一侧加工成锥形，锥度为20°（见图1、图2、图3）。锥形气膜孔的加工在我公司属首次，在我国航空涡轮叶片微孔加工行业此技术也是空白。该叶片在生产过程中，由于加工锥形气膜孔的难度特别大，且没有可借鉴的相关经验，导致叶片加工无法进行，生产停滞，交付节点一拖再拖，给公司造成了巨大的经济损失。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种涡轮导向叶片锥形气膜孔的精密加工方法，是为了解决该高压涡轮导向叶片叶身、安装板锥形气膜孔的加工技术瓶颈,填补国内航空涡轮叶片锥形微孔加工的空白,确保叶片按时交付。本专利技术的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种涡轮导向叶片锥形气膜孔的精密加工方法，采用电火花小孔机床加工锥形孔，选用现有φ1.5、φ0.8、φ0.55的电极，同时利用现有的专用工夹具，加工方案如下：(1)选择加工方式选取电火花微孔机床加工锥形气膜孔;(2)设计制造专用电极导套电极导套制造方法：a.选取合理的材料,如不锈钢，下料φ15×50;b.加工电极导套的夹持部位，尺寸为φ12×30圆柱，并在中心钻孔φ5.2的孔;c.对φ5.2的内孔进行攻丝，内螺纹的深度为15mm;d.选取φ6×40内孔为φ4的不锈钢管作为引导装置，将不锈钢管的长度制作一样长;e.在不锈钢管的一端进行时加工M6×10外螺纹，另一端镶嵌直径为φ3mm-φ0.2mm的微孔引导块;f.将不锈钢管引导装置的螺纹选入到夹持部位φ12×30圆柱内,电极的导套制作完成；(3)专用夹具的装夹定位根据设备、叶片特点及锥形微孔的要求，利用六点定位系统和压紧装置，完成叶片的定位；(4)电极导套的固定将制作好的电极导套的夹持部，固定在机床上，并选择φ0.8、φ0.55和φ1.5的引导装置，利用螺纹固定在夹持部位；(5)圆柱形微孔加工通过零件三维造型用三坐标测量机床确定首孔和末孔的孔位置，再用多轴电火花机床将电极调整到相应的孔的角度，选择打微孔的引导装置，编制程序，加工直径为0.8mm和0.55mm的圆柱形微孔；(6)圆锥形气膜孔加工更换φ1.5的引导装置，用装夹好的φ1.5电极，在机床上反极性返修电极的锥度，然后采用原来打孔的程序，进行锥形气膜孔的加工，保证了加工的锥形孔和微孔位置一致，避免了对孔的误差。所述夹具包括底板1、球头定位销2、定位销3、下套筒4、下压板5、上压板6、上套筒7、长柱定位销8、紧定螺钉9、双头螺钉10、弹簧11、蝶形螺母12。本专利技术专利与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本专利技术通过大量的论证分析和试验，终于摸索出此种锥形孔的加工技术，从而解决了该高压涡轮导向叶片叶身、安装板锥形气膜孔的加工技术难题,确保叶片按时交付，为公司创造新的经济增长点，同时填补了我国航空涡轮叶片微孔加工行业该项技术的空白。通过在电火花小孔机床上加工锥型孔，提出了一种新的加工方法，利用反极性返修电极的锥度，易于操作，方便快捷，提高电极的利用率，减少了电极的浪费，保证了加工锥型孔的质量，节约了电极的加工成本，避免了对孔的误差，提高了加工的效率。附图说明图1是叶片轮廓示意图，图2是图1的放大锥形气膜孔尺寸示意图，图3是图1的放大锥形气膜孔尺寸示意图，图4是电极导套制作示意图，图5电极导套的夹持部位示意图，图6是电极导套的引导装置示意图，图7-1是夹具示意图，图7-2是图7-1的俯视图，图7-3是图7-1的左视图，图8-1是夹具装夹示意图，图8-2是图8-1的T向视图，图9是微孔加工示意图，图10是锥形气膜孔加工示意图，图11是图10放大的锥形气膜孔加工微观图，图12是锥形气膜孔外观1，图13是锥形气膜孔外观2。图中标记：1.底板，2.球头定位销，3.定位销，4.下套筒，5.下压板，6.上压板，7.上套筒，8.长柱定位销，9.紧定螺钉，10.双头螺钉，11.弹簧，12.蝶形螺母。具体实施方式以下结合附图和较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种涡轮导向叶片锥形气膜孔的精密加工方法具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。参见图4-11，根据各种设备加工气膜孔的特点及叶片的外形结构，选取多轴电火花加工锥形气膜孔。设备选定后，设计并制造专用电极导套（见图4）及专用夹具（见图7）。加工时，采用多轴电火花机床选用φ0.8和φ0.55的电极引导装置完成φ0.8和φ0.55微孔加工,然后更换φ1.5的电极及电极的引导装置,调用原来的微孔加工程序，开始加工锥形气膜孔。锥形孔外观（图12、13）。锥形电极加工锥形气膜孔的过程中，锥形段不断放电被消耗，为了降低专用电极的成本，不用更换电极，直接在多轴电火花机床上，将电极的正负极调换，对电极修整损耗的锥形段，直到锥形电极的长度尺寸不可修为止。具体的加工步骤为：（1）首先设计电极导套；（2）将叶片定位在专用夹具上；（3）先加工φ0.8和φ0.55微孔；（4）更换φ1.5的电极导套的引导装置；（5）将电极的加工部位反极性返修电极锥度；（6）调用加工微孔位的程序；（7）加工锥型孔；（8）再返修1次电极锥度；（9）再加工锥型孔；这样依次循环加工，既确保锥形孔的位置，减少了电极的更换，减少了人工返修电极的成本，提高了加工效率。具体实施例该涡轮导向叶片锥形气膜孔的精密加工方法，采用电火花小孔机床加工锥形孔，选用现有φ1.5、φ0.8、φ0.55的电极，此电极既要保证微孔加工尺寸的精度、表面粗糙度，还要保证加工效率;同时利用现有的专用工夹具，才能加工满足设计要求的锥形气膜孔,加工方案如下：(1)选择加工方式根据各种加工方式的特点及叶片的外形结构，通过讨论分析，现场多次试加工验证，排除磨削加工和钻削加工等方式，选取电火花微孔机床加工锥形气膜孔;(2)设计制造专用电极导套根据点火花微孔设备及叶片的外形结构特点，设计的专用电极导套既要保证锥形孔的位置度，又保证锥形孔的尺寸要求，通过现场多次试加工的表现及数据，不断更换材料、改进专用电极导套的外形和尺寸，经过多次实验，最终确定了某种材料，并将其加工成所需的电极导套（见图4），此电极导套的制作难度很大，使用标准极高，从而保证更换导套时长度一致和位置准确。电极导套制造方法：a.选取合理的材料,如不锈钢，下料φ15×50;b.加工电极导套的夹持部位，尺寸为φ12×30圆柱，并在中心钻孔φ5.2的孔;（见图5）c.对φ5.2的内孔进行攻丝，内螺纹的深度为15mm;d.选取φ6×40内孔为φ4的不锈钢管作为引导装置，将不锈钢管的长度制作一样长;（见图6）e.在不锈钢管的一端进行时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮导向叶片锥形气膜孔的精密加工方法，其特征在于：采用电火花小孔机床加工锥形孔，选用现有φ1.5、φ0.8、φ0.55的电极，同时利用现有的专用工夹具，加工方案如下：(1)选择加工方式选取电火花微孔机床加工锥形气膜孔；(2)设计制造专用电极导套电极导套制造方法：a.选取合理的材料,如不锈钢，下料φ15×50；b.加工电极导套的夹持部位，尺寸为φ12×30圆柱，并在中心钻孔φ5.2的孔；c.对φ5.2的内孔进行攻丝，内螺纹的深度为15mm；d.选取φ6×40内孔为φ4的不锈钢管作为引导装置，将不锈钢管的长度制作一样长；e.在不锈钢管的一端进行时加工M6×10外螺纹，另一端镶嵌直径为 φ3mm‑φ0.2mm的微孔引导块；f.将不锈钢管引导装置的螺纹选入到夹持部位φ12×30圆柱内,电极的导套制作完成；(3)专用夹具的装夹定位根据设备、叶片特点及锥形微孔的要求，利用六点定位系统和压紧装置，完成叶片的定位；(4)电极导套的固定将制作好的电极导套的夹持部，固定在机床上，并选择φ0.8、φ0.55和φ1.5的引导装置，利用螺纹固定在夹持部位；(5)圆柱形微孔加工通过零件三维造型用三坐标测量机床确定首孔和末孔的孔位置，再用多轴电火花机床将电极调整到相应的孔的角度，选择打微孔的引导装置，编制程序，加工直径为0.8mm和0.55mm的圆柱形微孔；(6)圆锥形气膜孔加工更换φ1.5的引导装置，用装夹好的φ1.5电极，在机床上反极性返修电极的锥度，然后采用原来打孔的程序，进行锥形气膜孔的加工，保证了加工的锥形孔和微孔位置一致，避免了对孔的误差。...

【技术特征摘要】
1.一种涡轮导向叶片锥形气膜孔的精密加工方法，其特征在于：采用电火花小孔机床加工锥形孔，选用现有φ1.5、φ0.8、φ0.55的电极，同时利用现有的专用工夹具，加工方案如下：(1)选择加工方式选取电火花微孔机床加工锥形气膜孔；(2)设计制造专用电极导套电极导套制造方法：a.选取合理的材料,如不锈钢，下料φ15×50；b.加工电极导套的夹持部位，尺寸为φ12×30圆柱，并在中心钻孔φ5.2的孔；c.对φ5.2的内孔进行攻丝，内螺纹的深度为15mm；d.选取φ6×40内孔为φ4的不锈钢管作为引导装置，将不锈钢管的长度制作一样长；e.在不锈钢管的一端进行时加工M6×10外螺纹，另一端镶嵌直径为φ3mm-φ0.2mm的微孔引导块；f.将不锈钢管引导装置的螺纹选入到夹持部位φ12×30圆柱内,电极的导套制作完成；(3)专用夹具的装夹定位根据设备、叶片特点及锥形微孔的要求，利用六点定位系统和压紧装置，完成叶片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱民，龙尚勇，许亮，袁光强，凡进军，汪立，代祥勇，
申请(专利权)人：贵阳中航动力精密铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52