一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法技术

本发明专利技术提供一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法，根据最低高速磨削砂轮线速度和砂轮最小直径，基于线速度公式得到砂轮轴最小转速；基于滚轮与砂轮线速度比例和滚轮轴最小直径，得到滚轮线速度最小值，并得到滚轮的最小转速；根据磨料参数，以及砂轮轴最小转速，基于单颗磨粒切厚计算公式，得到初始砂轮进给速度，并以此以及滚轮的最小转速进行多次试验；通过表面质量检测对加工后的单晶叶片进行检测，调整初始砂轮进给速度，得到最终砂轮进给速度，本申请针对单晶叶片采用高速磨削加工工艺，通过设备选择、高速砂轮选型、加工参数制定及表面质量评估，实现了单晶材料涡轮工作叶片磨削效率提升和表面质量提升，本申请磨削效率提升三倍以上，避免零件表面烧蚀的产生，提高零件加工质量。高零件加工质量。高零件加工质量。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法


[0001]本专利技术属于航空发动机和燃气轮机加工
，具体涉及一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法。

技术介绍

[0002]在航空发动机和燃气轮机加工领域，涡轮工作叶片作为发动机涡轮转子中的核心部件，长期处于高温、高压、高转速的恶劣环境，对叶片的性能要求很高，单晶高温合金具有耐高温、耐腐蚀、抗疲劳性能好等优点，已成为新型大推力发动机涡轮叶片的首选材料。
[0003]目前单晶涡轮叶片采用磨削加工工艺，现阶段磨削加工线速度在18～22m/s，进给速度在100～300mm/min，磨削效率低下，尤其是铸件榫齿部位，榫齿部位一般采用梯形结构，加工余量大，一般在5mm以上，单件叶片榫齿加工时长在45min左右，现有磨削加工工艺效率低，无法满足大批量叶片的加工需求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法，提高了单晶叶片的磨削加工效率。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法，包括以下步骤：
[0007]S1：根据最低高速磨削砂轮线速度和砂轮最小直径，基于线速度公式得到加工设备砂轮轴最小转速；
[0008]S2：基于滚轮与砂轮线速度比例和滚轮轴最小直径，得到滚轮线速度最小值，并得到加工设备滚轮轴的最小转速；
[0009]S3：基于砂轮轴和滚轮轴的最小转速，确定适合高速磨削设备及砂轮；在初始高速磨削加工砂轮线速度要求下，基于单颗磨粒切厚计算公式，保持加工深度不变的前提下，提高进给速度，得到初始砂轮进给速度，对零件进行多次试验；
[0010]S4：通过表面质量检测对加工后的零件进行检测，调整砂轮线速度和进给速度，采用分段式加工方式，得到最终加工参数，并完成加工。
[0011]进一步的，所述步骤S1中最低高速磨削砂轮线速度为35m/s，所述步骤S4中调整砂轮线速度为40m/s。
[0012]进一步的，所述线速度公式为：
[0013][0014]其中，n为转速，R为半径，砂轮可使用的最小直径为200mm；60为分钟转换为秒，1000为米转换为毫米。
[0015]进一步的，根据线速度公式加工设备的砂轮轴最小转速为3342r/min，加工设备的滚轮轴的最小转速为4679r/min。
[0016]进一步的，所述滚轮与砂轮线速度比例为0.7
‑
0.8。
[0017]进一步的，所述滚轮线速度最小值为24.5m/s，滚轮的最小直径为100mm。
[0018]进一步的，所述分段式加工方式为在调整后得砂轮线速度下，采用高速进给阶段和低进给阶段这两个阶段的加工方式；
[0019]所述高速进给阶段为采用高速进给速度加工第一预设深度；
[0020]所述低进给阶段为低速进给速度加工第二预设深度。
[0021]进一步的，所述单颗磨粒切厚计算公式为：
[0022][0023]其中，a
g
为单颗磨粒切厚，λ为有效磨粒间距，Vs为砂轮线速度，Vw为工件进给速度，a
p
为磨削深度，d为砂轮直径。
[0024]进一步的，在磨削零件过程中对滚轮和砂轮提供不小于9Bar的冲洗压力，对零件提供不小于12Bar的降温冷却液。
[0025]进一步的，所述表面质量检测包括加工表面宏观和微观进行检测，宏观检测包括烧伤、波纹和裂纹荧光检验，微观检测包括采用光学仪器对表面粗糙度检测和电镜法检测表面完整性。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0027]本专利技术提供一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法，根据最低高速磨削砂轮线速度和砂轮最小直径，基于线速度公式得到加工设备砂轮轴最小转速；基于滚轮与砂轮线速度比例和滚轮轴最小直径，得到滚轮线速度最小值，并得到加工设备滚轮轴的最小转速；基于砂轮轴和滚轮轴的最小转速，确定适合高速磨削设备及砂轮；在初始高速磨削加工砂轮线速度要求下，基于单颗磨粒切厚计算公式，保持加工深度不变的前提下，提高进给速度，得到初始砂轮进给速度，对零件进行多次试验；通过表面质量检测对加工后的零件进行检测，调整砂轮线速度和进给速度，采用分段式加工方式，得到最终加工参数，并完成加工；本申请针对单晶叶片采用高速磨削加工工艺，通过设备选择、高速砂轮选型、加工参数制定及表面质量评估，实现了单晶材料涡轮工作叶片磨削效率提升和表面质量提升，本申请磨削效率提升三倍以上，避免零件表面烧蚀的产生，提高零件加工质量。
附图说明
[0028]图1为本专利技术一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削流程图；
[0029]图2为本专利技术一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削示意图；
[0030]图3为采用现有技术磨削单晶叶片的微观示意图；
[0031]图4为本专利技术磨削单晶叶片的微观示意图。
[0032]图中：1、滚轮；2、砂轮；3、零件；4、冲洗喷嘴；5、冷却喷嘴。
具体实施方式
[0033]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0034]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的
附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0035]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0036]本专利技术提供一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
[0037]S1：根据最低高速磨削砂轮线速度和砂轮最小直径，基于线速度公式得到加工设备砂轮轴最小转速；
[0038]S2：基于滚轮与砂轮线速度比例和滚轮轴最小直径，得到滚轮线速度最小值，并得到加工设备滚轮轴的最小转速；
[0039]S3：基于砂轮轴和滚轮轴的最小转速，确定适合高速磨削设备及砂轮；在初始高速磨削加工砂轮线速度要求下，基于单颗磨粒切厚计算公式，保持加工深度不变的前提下，提高进给速度，得到初始砂轮进给速度，对零件3进行多次试验；
[0040]S4：通过表面质量检测对加工后的零件3进行检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据最低高速磨削砂轮线速度和砂轮最小直径，基于线速度公式得到加工设备砂轮轴最小转速；S2：基于滚轮与砂轮线速度比例和滚轮轴最小直径，得到滚轮线速度最小值，并得到加工设备滚轮轴的最小转速；S3：基于砂轮轴和滚轮轴的最小转速，确定适合高速磨削设备及砂轮；在初始高速磨削加工砂轮线速度要求下，基于单颗磨粒切厚计算公式，保持加工深度不变的前提下，提高进给速度，得到初始砂轮进给速度，对零件进行多次试验；S4：通过表面质量检测对加工后的零件进行检测，调整砂轮线速度和进给速度，采用分段式加工方式，得到最终加工参数，并完成加工。2.根据权利要求1所述一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法，其特征在于，所述步骤S1中最低高速磨削砂轮线速度为35m/s，所述步骤S4中调整砂轮线速度为40m/s。3.根据权利要求1所述一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法，其特征在于，所述线速度公式为：其中，n为转速，R为半径，砂轮可使用的最小直径为200mm；60为分钟转换为秒，1000为米转换为毫米。4.根据权利要求3所述一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨削方法，其特征在于，根据线速度公式加工设备的砂轮轴最小转速为3342r/min，加工设备的滚轮轴的最小转速为4679r/min。5.根据权利要求1所述一种单晶高温合金涡轮工作叶片高速磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞科，柳万珠，赵耀阳，肖红，王冬，王文博，王贺，文康，
申请(专利权)人：中国航发动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：