[發(fā)明專利]一種整體葉盤盤銑加工法蘭盤刀具裝夾結(jié)構(gòu)

在審

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• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108466090A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱德榮;史耀耀;辛紅敏
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B23Q3/12
• 分類號: B23Q3/12
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種整體葉盤盤銑加工法蘭盤刀具裝夾結(jié)構(gòu)，盤銑刀通過鍵安裝在法蘭盤一側(cè)，兩個壓緊塊的內(nèi)螺紋分別與法蘭盤上的外螺紋旋合使壓緊塊壓緊盤銑刀，形成高剛性的盤銑刀裝夾結(jié)構(gòu)；所述壓緊塊外圈設(shè)置有卡槽；換刀時，扳手分別卡在兩個壓緊塊對應(yīng)的卡槽中，依次卸掉兩個壓緊塊，進(jìn)行盤銑刀的換刀工作。本結(jié)構(gòu)能有效降低盤銑刀加工過種中的振動，增加盤銑結(jié)構(gòu)剛性，提高飛機(jī)葉盤的加工質(zhì)量，且可實現(xiàn)快速換刀，提高整體葉盤的加工效率。本發(fā)明中的零件數(shù)目少，只有法蘭盤、盤銑刀、大壓緊塊，小壓緊塊、平鍵5種零件，依靠法蘭盤端面定位，大小壓緊塊鎖緊，不僅可提高盤銑刀安裝定位精度，且極大提高了盤銑刀換刀速度，比背景技術(shù)中的換刀時間提高3倍以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種屬于航空發(fā)動機(jī)整體葉盤的機(jī)械加工領(lǐng)域，整體葉盤盤銑加工法蘭盤刀具裝夾結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

文獻(xiàn)1“授權(quán)公告號CN 203019101U的中國實用新型”，公開了一種開式整體葉盤快速換刀裝置。結(jié)合附圖1，該裝置中所有的零件都安裝在箱體9內(nèi)，盤銑刀2與銑刀軸22通過兩個平鍵14連接，銑刀軸22的錐面與銑刀齒輪軸8的錐孔配合，拉釘7沿銑刀齒輪軸8內(nèi)的拉釘孔穿過銑刀齒輪軸8與銑刀軸22螺紋連接，鎖緊螺母21與銑刀軸22通過螺紋連接，凸塊13和套環(huán)15對銑刀2進(jìn)行軸向定位，第一軸套10、第二軸套11、軸瓦16、第三軸套17、第四軸套18、第五軸套19、第六軸套20起到調(diào)整軸向間隙的作用。換刀時，松開鎖緊螺母21和拉釘7，將銑刀軸22沿軸線方向外抽到足夠的空間可更換盤銑刀2。該裝置中零件數(shù)目多，造成安裝定位不精確，換刀時間長，從而不能起到快速換刀的作用。

整體葉盤是高推重比、高性能發(fā)動機(jī)的核心部件，也是航空航天、國防、能源、動力等領(lǐng)域重大裝備實現(xiàn)減重、增效和改善性能的關(guān)鍵零件。與傳統(tǒng)葉片和輪轂裝配結(jié)構(gòu)相比，整體葉盤省去榫頭、榫槽及相應(yīng)的連接件，減輕了重量，提高了推重比，使發(fā)動機(jī)的工作壽命與安全可靠性得到提升。但由于整體葉盤通道窄、曲率小而變化大、葉片前后緣厚度不同，且整體葉盤的工作條件多為高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速等惡劣工況，所以一般采用鈦合金、高溫合金等難加工材料來制造，使其制造技術(shù)屬于國際性難題。因此，實現(xiàn)整體葉盤高效、高質(zhì)量、低成本數(shù)控加工是提升國家重大裝備制造水平、提高航空發(fā)動機(jī)工作性能的核心關(guān)鍵技術(shù)。

目前，國內(nèi)在整體葉盤加工方面普遍依賴進(jìn)口的通用五坐標(biāo)機(jī)床插銑，難以滿足整體葉盤零件的高效低成本制造要求。尤其在其粗加工階段，加工過程使用的刀具規(guī)格多且刀具磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致加工周期長、效率低，成本居高不下。另外，國外新研整體葉盤加工工藝與裝備技術(shù)對我國實行嚴(yán)密技術(shù)封鎖。

資料顯示，某新型航空發(fā)動機(jī)一級風(fēng)扇整體葉盤的制造，開槽粗加工材料去除量約占90％，使用高精度和高成本的進(jìn)口通用五坐標(biāo)加工中心，即使采用先進(jìn)的插銑工藝技術(shù)，開槽粗加工仍需40～50天時間。加工效率極其低下，已經(jīng)很難適應(yīng)國內(nèi)航空發(fā)動機(jī)的批量化生產(chǎn)需求，嚴(yán)重制約我國新一代航空發(fā)動機(jī)技術(shù)進(jìn)步和自主創(chuàng)新，限制我國航空工業(yè)跨越式發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

盤銑加工因其切削力大，加工效率高等特點，已廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工領(lǐng)域，如小曲率推進(jìn)器大型葉片加工及整體葉盤的開槽加工。經(jīng)實驗驗證，盤銑開槽加工效率是插銑的2倍以上，將盤銑應(yīng)用于整體葉盤的開槽加工可有效提高整體葉盤的加工效率。

基于上述背景，提出一種整體葉盤數(shù)控加工的新方法—復(fù)合銑，即首先利用盤銑進(jìn)行通道開槽粗加工，實現(xiàn)大余量切除；再次利用插銑進(jìn)行擴(kuò)槽加工及曲面成形，最后利用側(cè)銑進(jìn)行半精加工，實現(xiàn)除棱清根。實驗表明:復(fù)合銑工藝相比于插銑工藝能提高整體葉盤開槽加工效率3倍以上。將三種工藝集成在一臺機(jī)床上就形成了整體葉盤復(fù)合銑專用裝備—航空發(fā)動機(jī)整體葉盤高效強(qiáng)力復(fù)合銑削機(jī)床。其中插銑和側(cè)銑工藝較為成熟，所用刀具的選擇范圍較廣，可借鑒的經(jīng)驗也較多。盤銑應(yīng)用于整體葉盤的加工屬于一種新工藝新方法，而且盤銑刀體積和質(zhì)量都較大，加工時不可避免產(chǎn)生振動，不僅不能保證零件的加工精度，還會加劇刀具的磨損，所以必須合理設(shè)計盤銑刀的裝夾方式，以期減小振動，保證盤銑刀的動態(tài)性能，提高整體葉盤的加工質(zhì)量，并能快速換刀，提高整體葉盤的加工效率。