带异形中心孔涡轮转子的加工方法技术

本发明专利技术公开了带异形中心孔涡轮转子的加工方法，包括以下步骤：将涡轮盘与涡轮轴焊接；热处理；钻中心孔、去涡轮盘外圆及端面余量，去涡轮轴外圆及端面余量；半精车涡轮盘涡轮端端面及异形中心孔；车工艺堵头；半精车涡轮盘压气端端面及外圆，涡轮轴端面及外圆；钻涡轮轴内孔；车涡轮轴退刀槽及倒角、轴阶梯内孔；热处理；将工艺堵头与涡轮盘焊接固定；在工艺堵头上车中心孔，车涡轮盘大外圆两端面；磨涡轮盘大外圆及涡轮轴外圆M；车涡轮轴螺孔、阶梯内孔及锥度，攻螺纹；磨涡轮盘大外圆及端面、涡轮轴外圆及端面、涡轮盘小外圆及涡轮盘D面；车气封槽；去除工艺堵头。

Machining method of turbine rotor with special center hole

【技术实现步骤摘要】
带异形中心孔涡轮转子的加工方法
本专利技术涉及涡轮转子机械加工
，特别是涉及一种带异形中心孔涡轮转子的加工方法。
技术介绍
涡轮转子是涡轮增压器内部的主要旋转部件。涡轮转子利用热回收系统产生的蒸汽通过压缩作用推动涡轮叶片运转而做功，而涡轮转子是整个体系中提供动力的最主要的旋转部件。增压器安装在发动机排气一侧，所以增压器的工作温度很高，而且增压器在工作时转子的转速非常高，可达到每分钟十几万转，因此涡轮转子的不平衡量必须很小。这样一来，对涡轮转子加工过程中的磨削跳动值要求就很小，从加工工艺上来讲，涡轮转子的磨削质量主要依靠的是中心孔质量。为此，中心孔的质量，是涡轮转子加工中的瓶颈。现有的涡轮转子加工工艺都是针对两端为标准中心孔的，对带异形中心孔的涡轮转子在加工过程中会出现以下一些缺陷：本技术方案中的涡轮转子，依旧采取的是两端中心孔定位的磨削方式。但是，由于装拆的需要，涡轮转子中涡轮盘的涡轮端尾部的异形中心孔采用内六方，通过长期的跟踪和调查，发现在磨削过程中，硬质合金顶尖会和中心孔处的内六方的锐边进行不同程度的摩擦，导致加工出的涡轮轴各档外圆跳动值出现浮动，圆跳动甚至高达0.1以上；从结构上来看，无法取消内六方，或者说将内六方放最后加工也存在极大的生产限制。另外，在加工过程中，异形中心孔存在于涡轮盘的涡轮端，涡轮盘材质为高温合金，涡轮轴材质为42CrMoA；在生产资源有限的情况下，我们采取用同一砂轮磨削涡轮轴(42CrMoA)和涡轮盘(高温合金)两种材料，但是两种材料的差异性，导致磨削时两端中心孔所承受的作用力也不同，特别是异形中心孔处的工况愈发恶劣。因此，需要在磨削工序开始前，设计一种辅助工装，消除硬质合金顶尖和异形中心孔处内六方的摩擦，
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种带异形中心孔涡轮转子的加工方法，通过在磨削工序开始前，设计一种辅助工装，消除硬质合金顶尖和异形中心孔处内六方的摩擦，解决带异形中心孔转子在磨削过程中产生的圆跳动值高、异形中心孔处受力情况恶劣的问题，提高涡轮转子的加工质量。本专利技术的目的是这样实现的：带异形中心孔涡轮转子的加工方法，本方法包括以下步骤：步骤10焊接一取涡轮盘、涡轮光轴，清洗干净后，将涡轮盘压气端与涡轮光轴焊接，涡轮盘的涡轮端中心孔设有异形中心孔；步骤20将焊接后的工件进行第一次热处理；步骤30粗车钻中心孔、去涡轮盘外圆及端面余量，去涡轮轴外圆及端面余量；步骤40半精车一软三爪夹涡轮盘大外圆，端面靠平，半精车涡轮盘的涡轮端端面及异形中心孔；步骤50车工艺堵头，所述工艺堵头为阶梯轴；步骤60半精车二软三爪夹涡轮盘大外圆，顶两端中心孔，端面靠平，半精车涡轮盘的压气端端面及外圆，涡轮轴端面及外圆；步骤70钻涡轮轴内孔；步骤80半精车三车涡轮轴退刀槽及倒角、轴阶梯内孔；步骤90对工件进行第二次热处理按设计要求对工件进行表面感应淬火；步骤100焊接二将步骤50中获得的工艺堵头小径端放入涡轮盘的异形中心孔内，涡轮盘的小外圆端面与工艺堵头端面靠平后焊接固定；步骤110车削一在工艺堵头上车中心孔并研磨两端中心孔，车涡轮盘大外圆的两端面；步骤120磨削一顶两端中心孔，磨削涡轮盘大外圆及涡轮轴外圆M；步骤130车削二顶两端中心孔，加工螺纹，车涡轮轴螺孔、阶梯内孔及锥度并研磨锥度，攻螺纹；步骤140磨削二顶两端中心孔，磨涡轮盘大外圆及端面、涡轮轴外圆及端面、涡轮盘小外圆及涡轮盘D面；步骤150精车软三爪夹涡轮盘大外圆，端面靠平，精车气封槽；步骤160线切割割涡轮轴最小外圆中心处槽；步骤170拉削拉削工装与涡轮盘外圆E和端面B配合，拉削涡轮盘大外圆上榫槽；步骤180钳工在榫槽里涂二硫化钼膏，将叶片装入榫槽中并装配牢固；步骤190磨叶顶外圆；步骤200精车软三爪夹涡轮轴外圆N，找正涡轮盘小外圆，去除工艺堵头；步骤210钳工去毛刺，涡轮盘内六方孔口处倒角。进一步地，步骤30中，301软三爪夹涡轮盘大外圆并找正，端面靠平，钻涡轮轴端中心孔；302软三爪夹涡轮盘小外圆，顶涡轮轴端中心孔，去涡轮盘大外圆、压气端外圆及端面余量，去涡轮轴外圆及端面余量。进一步地，步骤80中，801软三爪夹涡轮盘大外圆，顶涡轮盘异形中心孔，车涡轮轴退刀槽及倒角；802在涡轮轴外圆M处搭中心架，找正外圆M后车涡轮轴阶梯内孔。进一步地，步骤110中，1101软三爪夹涡轮盘大外圆并找正，在工艺堵头的外端面上车中心孔，用顶尖研磨两端中心孔；1102软三爪夹涡轮盘小外圆，顶涡轮轴端中心孔，车涡轮盘大外圆的两端面。进一步的，步骤130中，1301软三爪夹涡轮盘大外圆，顶两端中心孔，加工螺纹；1302在涡轮轴外圆M除搭中心架，去顶尖，找正外圆M，钻车涡轮轴螺孔、车阶梯内孔及锥度并用顶尖研磨锥度，攻螺纹。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：1、在步骤50中设计工艺堵头，作为后续磨削工艺过程的辅助工装，堵头尺寸根据涡轮转子上涡轮端中心孔处内六方的尺寸来设计，既能与内六方的内接圆有较小的间隙配合，又能和涡轮端面进行靠平贴合，使工艺堵头装上后能粗定心，可靠性更强，为提高磨削过程中涡轮转子各档尺寸和形位公差提供可靠保障。2、步骤100中，将工艺堵头与已有涡轮盘的涡轮端内六方中心孔相配合，并通过氩弧焊的方式将工艺堵头点焊固定在涡轮端端面上，分段点焊能有效控制焊接热效应对涡轮轴变形的影响，并且焊接面有加工余量，既能防止变形又能保证使用时的稳定性，后面步骤再去除工艺堵头，不影响工件的正常使用。3、步骤110车削中，通过找正涡轮转子上的两处轴承挡外圆，重新在两端打中心孔，保证了两端中心孔的同轴度，然后利用两端中心孔进行各档尺寸的磨削，避免了硬质合金顶尖与涡轮盘异形中心孔内六方在磨削时不同程度的摩擦，造成工件各档外圆跳动值超差的问题。4、步骤120磨削一、步骤140磨削二中，利用两端重新打的中心孔，在磨削过程中，用同一砂轮磨削涡轮轴(材质42CrMoA)和涡轮盘(材质高温合金)时，两端中心孔所承受的作用力相同，磨削时，更有利于保证两端中心孔的质量，从而保证涡轮转子各外圆和端面的工艺尺寸和形位公差。5、解决了带异形中心孔涡轮转子产品不合格的问题。附图说明图1为本专利技术步骤301粗车工艺附图；图2为本专利技术步骤302粗车工艺附图；图3为本专利技术步骤40半精车一工艺附图；图4为本专利技术步骤50中工艺堵头的结构示意图；图5为本专利技术步骤60半精车二工艺附图；图6为本专利技术步骤80半精车三工艺附图；图7为本专利技术步骤1101车削本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.带异形中心孔涡轮转子的加工方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：/n步骤10 焊接一/n取涡轮盘、涡轮光轴，清洗干净后，将涡轮盘压气端与涡轮光轴焊接，涡轮盘的涡轮端中心孔设有异形中心孔；/n步骤20 将焊接后的工件进行第一次热处理；/n步骤30 粗车/n钻中心孔、去涡轮盘外圆及端面余量，去涡轮轴外圆及端面余量；/n步骤40 半精车一/n软三爪夹涡轮盘大外圆，端面靠平，半精车涡轮盘的涡轮端端面及异形中心孔；/n步骤50 车工艺堵头，所述工艺堵头为阶梯轴；/n步骤60 半精车二/n软三爪夹涡轮盘大外圆，顶两端中心孔，端面靠平，半精车涡轮盘的压气端端面及外圆，涡轮轴端面及外圆；/n步骤70 钻涡轮轴内孔；/n步骤80 半精车三/n车涡轮轴退刀槽及倒角、轴阶梯内孔；/n步骤90 对工件进行第二次热处理/n按设计要求对工件进行表面感应淬火；/n步骤100 焊接二/n将步骤50中获得的工艺堵头小径端放入涡轮盘的异形中心孔内，涡轮盘的小外圆端面与工艺堵头端面靠平后焊接固定；/n步骤110 车削一/n在工艺堵头上车中心孔并研磨两端中心孔，车涡轮盘大外圆的两端面；/n步骤120 磨削一/n顶两端中心孔，磨削涡轮盘大外圆及涡轮轴外圆M；/n步骤130 车削二/n顶两端中心孔，加工螺纹，车涡轮轴螺孔、阶梯内孔及锥度并研磨锥度，攻螺纹；/n步骤140 磨削二/n顶两端中心孔，磨涡轮盘大外圆及端面、涡轮轴外圆及端面、涡轮盘小外圆及涡轮盘D面；/n步骤150 精车/n软三爪夹涡轮盘大外圆，端面靠平，精车气封槽；/n步骤160 线切割/n割涡轮轴最小外圆中心处槽；/n步骤170 拉削/n拉削工装与涡轮盘外圆E和端面B配合，拉削涡轮盘大外圆上榫槽；/n步骤180 钳工/n在榫槽里涂二硫化钼膏，将叶片装入榫槽中并装配牢固；/n步骤190 磨叶顶外圆；/n步骤200 精车/n软三爪夹涡轮轴外圆N，找正涡轮盘小外圆，去除工艺堵头；/n步骤210 钳工去毛刺，涡轮盘内六方孔口处倒角。/n...

【技术特征摘要】
1.带异形中心孔涡轮转子的加工方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：
步骤10焊接一
取涡轮盘、涡轮光轴，清洗干净后，将涡轮盘压气端与涡轮光轴焊接，涡轮盘的涡轮端中心孔设有异形中心孔；
步骤20将焊接后的工件进行第一次热处理；
步骤30粗车
钻中心孔、去涡轮盘外圆及端面余量，去涡轮轴外圆及端面余量；
步骤40半精车一
软三爪夹涡轮盘大外圆，端面靠平，半精车涡轮盘的涡轮端端面及异形中心孔；
步骤50车工艺堵头，所述工艺堵头为阶梯轴；
步骤60半精车二
软三爪夹涡轮盘大外圆，顶两端中心孔，端面靠平，半精车涡轮盘的压气端端面及外圆，涡轮轴端面及外圆；
步骤70钻涡轮轴内孔；
步骤80半精车三
车涡轮轴退刀槽及倒角、轴阶梯内孔；
步骤90对工件进行第二次热处理
按设计要求对工件进行表面感应淬火；
步骤100焊接二
将步骤50中获得的工艺堵头小径端放入涡轮盘的异形中心孔内，涡轮盘的小外圆端面与工艺堵头端面靠平后焊接固定；
步骤110车削一
在工艺堵头上车中心孔并研磨两端中心孔，车涡轮盘大外圆的两端面；
步骤120磨削一
顶两端中心孔，磨削涡轮盘大外圆及涡轮轴外圆M；
步骤130车削二
顶两端中心孔，加工螺纹，车涡轮轴螺孔、阶梯内孔及锥度并研磨锥度，攻螺纹；
步骤140磨削二
顶两端中心孔，磨涡轮盘大外圆及端面、涡轮轴外圆及端面、涡轮盘小外圆及涡轮盘D面；
步骤150精车
软三爪夹涡轮盘大外圆，端面靠平，精车气封槽；
步骤160线切割
割涡轮轴最小外圆中心处槽；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成科，袁华，柯益，段然，杨川华，周开松，杨意松，
申请(专利权)人：重庆江增船舶重工有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50