一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具制造技术

本发明专利技术公开了一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具，包括与叶片的进排气边接触的刀具头；刀具头为圆柱状，刀具头的外周面上开设有周向设置的环形凹槽，环形凹槽的横截面与刀具头的轴线垂直；环形凹槽与叶片的进排气边形状吻合；环形凹槽在刀具头的轴线方向上为轴对称结构；本发明专利技术通过在刀具头上开设周向设置的环形凹槽，可以在进行超声滚压加工时增加刀具头与叶片进排气边的接触面积，同时提升接触吻合程度，进而提升对叶片进排气边的滚压加工效率，有效提升进排气边强化质量。有效提升进排气边强化质量。有效提升进排气边强化质量。

【技术实现步骤摘要】
一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具


[0001]本专利技术属于叶片加工
，尤其涉及一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具。

技术介绍

[0002]航空领域是我们国家近现代一直在不断探索的领域，其中航空发动机作为心脏更是被高度重视，而叶片是航空发动机中最重要的核心转动构件之一，属于安全敏感产品，需要在高温、高压、高速转动等恶劣环境下稳定工作。一旦失效将导致停机、危及安全，甚至造成机毁人亡。
[0003]为了提高叶片疲劳性能与可靠性，一般在切削成形加工后会对其进行表面强化处理，以提高其表面力学性能等。常用的表面强化工艺有喷丸强化、深滚压强化、超声滚压强化和激光强化等。超声滚压与其它工艺相比，具有加工路径可控、操作方便、可以以较小的力产生可观的表面强化层。但是，超声滚压强化对叶片金排气边加工时，易出现强化不充分的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具，刀具头与叶片接触区域具有环形槽，增大了刀具头与叶片进排气边的接触面积，可以有效提升进排气边强化质量。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具，包括与叶片的进排气边接触的刀具头；
[0006]刀具头为圆柱状，刀具头的外周面上开设有周向设置的环形凹槽，环形凹槽的横截面与刀具头的轴线垂直；
[0007]环形凹槽与叶片的进排气边形状吻合；
[0008]环形凹槽在刀具头的轴线方向上为轴对称结构。
[0009]进一步地，环形凹槽位于刀具头的中部，且环形凹槽距离刀具头两端的距离相等。
[0010]进一步地，环形凹槽的深度与叶片的进排气边的深度相等。
[0011]进一步地，刀具还包括用于与机床连接的刀柄，刀柄连接有外壳，外壳内设置有超声波发生器，超声波发生器连接有超声冲击装置，超声冲击装置具有容纳腔，容纳腔用于放置刀具头。
[0012]进一步地，超声冲击装置包括与超声波发生器连接的换能器，换能器还连接有变幅杆，变幅杆的前端具有容纳腔。
[0013]进一步地，超声冲击装置包括与超声波发生器连接的换能器，换能器还连接有变幅杆，变幅杆还连接有连接件，连接件前端具有容纳腔。
[0014]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在刀具头上开设周向设置的环形凹槽，可以在进行超声滚压加工时增加刀具头与叶片进排气边的接触面积，同时提升接触吻合程度，进
而提升对叶片进排气边的滚压加工效率，有效提升进排气边强化质量。
附图说明
[0015]图1为本专利技术实施例中刀具的原理框图；
[0016]图2为本专利技术实施例中刀具的外部结构示意图；
[0017]图3为本专利技术实施例中刀具的剖面结构示意图；
[0018]图4为本专利技术实施例中刀具头的结构示意图；
[0019]图5为本专利技术实施例中刀具头另一视角的结构示意图；
[0020]图6为本专利技术实施例中刀具头与叶片进排气边的配合示意图；
[0021]图7为本专利技术实施例中刀具头对叶片的冲击效果示意图；
[0022]图8为采用现有刀具头对叶片的冲击效果示意图。
[0023]其中：10.刀柄；20.超声波发生器；30.换能器；40.变幅杆；50.刀具头；51.环形凹槽；60.叶片。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0025]任何机械加工所得到的零件表面，实际上都不是完全理想的表面，实践表明，机械零件的破坏一般总是从表面层开始的。这说明零件的表面质量是至关重要的，它对产品的质量有很大影响。
[0026]超声冲击就是利用大功率的超声波推动冲击工具以极高的频率冲击工件表面，由于超声波的高频、高效和聚焦下的大能量，使金属表层产生较大的压塑性变形，同时超声冲击波改变了原有的应力场，产生一定数值的压应力，使超声冲击部位得以强化。
[0027]强化过程中应力场的变化对工件已加工表面的表层状态起到决定性作用，在有限元仿真软件中对强化过程中的应力场进行仿真，发现有凹槽的刀具头冲击后应力值要大于普通的圆柱头。应力发生变化时表面残余应力会产生波动，残余应力作为评价表面质量的一项重要指标极为重要，冲击过程中，超声能量主要转化为表面材料的塑性变形及残余应力，残余应力是能量的重要存储与表现方式。一定的残余压应力可以抑制疲劳裂纹的产生，提高零件的疲劳强度。
[0028]本专利技术公开了一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具，如图4和图5所示，包括与叶片60的进排气边接触的刀具头50；刀具头50为圆柱状，刀具头50的外周面上开设有周向设置的环形凹槽51，环形凹槽51的横截面与刀具头50的轴线垂直；环形凹槽51与叶片60的进排气边形状吻合；环形凹槽51在刀具头50的轴线方向上为轴对称结构。
[0029]本专利技术通过在刀具头50上开设周向设置的环形凹槽51，可以在进行超声滚压加工时增加刀具头50与叶片进排气边的接触面积，同时提升接触吻合程度，进而提升对叶片进排气边的滚压加工效率，有效提升进排气边强化质量。
[0030]在本专利技术实施例中，环形凹槽51环绕刀具头50一周设置，进而可以保证刀具头50对进排气边超声滚压强化时，任一角度都可以使进排气边进入环形凹槽51内。
[0031]在一个实施例中，环形凹槽51位于刀具头50的中部，且环形凹槽51距离刀具头50两端的距离相等。这样，可以保证刀具头50在受到冲击时不会发生倾斜，保证刀具头50和进
排气边每次冲击都能有效接触(即进排气边完全进入到环形凹槽51中)，也就是说，环形凹槽51还可以起到一个限制/定位刀具头50的作用，防止在冲击过程中刀具头冲击不稳定，避免刀具头常出现来回滑动的问题。
[0032]作为一种具体的实现方式，环形凹槽51的深度与叶片60的进排气边的深度相等。如图6所示，通过该设置，可以保证进排气边与环形凹槽51的地面完美接触，进而保证进排气边每个位置的受力大小基本接近，以提升滚压加工效率。
[0033]在一个实施例中，如图1、图2和图3所示，刀具还包括用于与机床连接的刀柄10，刀柄10连接有外壳，外壳内设置有超声波发生器20，超声波发生器20连接有超声冲击装置，超声冲击装置具有容纳腔，容纳腔用于放置刀具头50。
[0034]本专利技术中，超声冲击处理装置是由刀柄10、超声波发生器20和超声冲击装置三部分组成，刀柄10用于与机床连接，而超声冲击装置包括有超声波换能器30、变幅杆40和刀具头50三部分构成。其中，半数字化和数字化控制超声波发生器30，其作用是将工频交流电转换为超声频振荡，超声波发生器20将220V、50Hz的交流电转换为20kHz的超声电信号并传递至超声滚压刀具中的超声波换能器30转换为机械振动，超声波换能器30的作用是将高频电振荡信号转换成机械振动；变幅杆40的作用是放大换能器所获得的超声振动振幅，以供给超声冲击装置工作头能量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具，其特征在于，包括与叶片(60)的进排气边接触的刀具头(50)；所述刀具头(50)为圆柱状，所述刀具头(50)的外周面上开设有周向设置的环形凹槽(51)，所述环形凹槽(51)的横截面与所述刀具头(50)的轴线垂直；所述环形凹槽(51)与叶片(60)的进排气边形状吻合；所述环形凹槽(51)在所述刀具头(50)的轴线方向上为轴对称结构。2.如权利要求1所述的一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具，其特征在于，所述环形凹槽(51)位于所述刀具头(50)的中部，且所述环形凹槽(51)距离所述刀具头(50)两端的距离相等。3.如权利要求1所述的一种用于超声滚压加工航空发动机叶片进排气边的刀具，其特征在于，所述环形凹槽(51)的深度与所述叶片(60)的进排气边的深度相等。4.如权利要求2或3所述的一种用于超声滚压...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭靓，张娅，姚倡锋，田荣鑫，周征，范滔，孙蕴齐，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：