本发明涉及涡轮盘加工,特别地,涉及一种榫槽工作面修复工装。此外,本发明还涉及一种包括上述榫槽工作面修复工装的修复方法。
背景技术:
1、涡轮盘是发动机的核心部件之一,涡轮盘上开设的枞树形榫槽的精度要求高且加工难度大,而带有枞树形榫头的工作叶片需要安装在涡轮盘上的榫槽上。在发动机工作时,转速达至6万转/分钟以上,涡轮盘会有强烈的高频振动,在这样的工作环境下,对榫槽和榫头的强度及精度均有很高的要求。如果榫槽内的榫齿的工作面直线度达不到要求,会引起榫槽和榫头不完全接触,从而使工作叶片的榫头断裂的风险升高,严重使甚至会造成发动机报废,进而导致飞机失事,所以将榫槽内的榫齿的工作面直线度加工至满足设计需求尤为重要。
2、目前榫槽尺寸的修复工艺有手工抛修、磨粒流抛光,但均存在局限性。现有去除榫槽工作面异常凸起没有专用工装,钳工采用锉刀包裹金相砂纸,结合着色检验反映出的工作面的高点(即凸起),凭经验和手法进行抛修。而手工抛修难控制去除量和保证尺寸精度,且在复杂型面上抛修,工具容易“发飘”,易伤到正常表面,且去除效率低、尺寸控制难度大,对操作者技能水平要求高。
技术实现思路
1、本发明提供了一种榫槽工作面修复工装以及修复方法,以解决如何对榫槽工作面进行修正,以使榫齿工作面直线度达到设计要求的技术问题。
2、根据本发明的一个方面,提供一种榫槽工作面修复工装,用于对涡轮盘的榫槽的工作面缺陷进行修正,所述榫槽具有沿榫槽的中心面呈对称设置的两组榫齿,所述榫齿包括榫齿工作面和榫齿非工作面,所述榫槽工作面修复工装包括夹具总成和修正总成,所述夹具总成用于安装待修正的涡轮盘并对所述涡轮盘进行轴向定位和周向定位;所述修正总成包括研磨棒和推动件,所述研磨棒包括棒体和研磨齿,所述研磨齿呈半齿状且所述研磨齿的齿面角度与所述榫齿的齿面角度相同,以及所述研磨齿的齿距与所述榫齿的齿距的设计尺寸的中差值一致,以使所述研磨齿与所述榫槽内的任意一组榫齿啮合匹配,所述推动件与所述棒体连接并用于推动所述研磨齿研磨所述榫齿工作面。
3、进一步地,所述夹具总成包括底座、设置在所述底座上的支撑架以及设置在所述支撑架上的定位组件,所述定位组件用于安装所述涡轮盘并使所述涡轮盘轴向定位,所述支撑架的安装面与所述底座的夹角角度的大小等于所述榫槽的中心对称面与所述涡轮盘的中心轴的夹角角度的大小一致,以使所述榫槽中心对称面呈水平设置。
4、进一步地,所述研磨齿的节线与水平面的夹角的大小等于所述榫槽中心对称面与所述榫槽节线的夹角的大小,且所述研磨齿的齿顶高大于所述榫槽的齿顶高。
5、进一步地,所述研磨齿与所述榫槽非工作面间隔0.2mm。
6、进一步地,所述研磨齿开设有若干凹槽,所述凹槽沿所述研磨齿的长度方向间隔布设。
7、进一步地,所述凹槽的直径大小为0.1mm~0.3mm。
8、根据本发明的另一方面,还提供了一种榫槽工作面修复工艺,通过如上述所述的榫槽工作面修复工装进行修复,包括以下步骤:
9、步骤s100,用五轴三坐标计量仪扫描工件涡轮盘枞树形榫槽工作面直线度,对直线度不合格的榫槽做标记,并分别记录其超差值;
10、步骤s200,将待修正的涡轮盘安装至夹具总成上,并将待修正的榫槽的工作面调整为水平状态;
11、步骤s300,将研磨棒放入待加工的榫槽中,并使研磨齿与榫齿工作面契合;
12、步骤s400,根据记录的榫槽工作面直线度的超差值,以及研磨齿每次往复运动的研磨量,从而得出研磨棒的往复运动次数n,再通过推动件带动研磨棒往复平推n次进而对榫齿工作面进行修正;
13、步骤s500,采用金相砂纸对榫槽端面的圆角金相圆滑过渡处理,并保证尺寸为mm,采用粗糙度样板对榫槽进行目视比对检测,保证榫槽的粗糙度不大于ra1.6μmm;
14、步骤s600,一个榫槽修正完成后,将研磨棒移出修正后的榫槽,并通过夹具总成对涡轮盘进行转动,以使下一个待修正的榫槽的工作面调整为水平状态,并重复步骤s200~s500的操作,直至所有的工作面不合格的榫槽修正完成;
15、步骤s700,清洗研磨后的涡轮盘并对修复后的涡轮盘的榫槽进行复测,若复测后的涡轮盘满足设计要求,则完成对涡轮盘的修复,若复测后的涡轮盘不满足设计要求,则重复步骤s100~s600,直到涡轮盘修复后满足设计要求。
16、进一步地,所述步骤s400中,在研磨棒使用后需要对研磨齿的尺寸进行检查,以保证研磨齿的尺寸仍符合设计要求。
17、进一步地,所述步骤s700中,采用风枪吹净零件表面碎屑及灰尘等,并用金相砂纸去除榫槽表面附着的铁粉。
18、进一步地,所述步骤s700中,对修复后的涡轮盘的榫槽进行复测主要包括:外观检测、着色检查、齿向检测、榫齿工作面的尺寸检测以及无损检测。
19、本发明具有以下有益效果:
20、本发明通过设置夹具总成对待修复的涡轮盘进行装夹,以保证涡轮盘修复时具有良好的修复环境,即修复时不会晃动,且能将待修复的榫槽的待修复的工作面调整至水平状态,然后通过修正总成对榫槽进行修复,由于研磨棒的研磨齿部分呈半齿状且与所述榫槽的设计尺寸一致,当对榫槽修复时,可以对榫槽的任意一组榫齿配合,然后通过推动研磨棒对待修复的榫槽内部进行研磨,以使榫齿的工作面得到修复,在此过程中,通过设置与榫槽匹配的研磨棒进行研磨,解决了现有技术中通过手工抛修尺寸不可控,操作难度大的问题。
21、具体实施时,第一步,用五轴三坐标计量仪扫描工件涡轮盘枞树形榫槽工作面直线度,对直线度不合格的榫槽做标记,并分别记录其超差值;第二步,将待修正的涡轮盘安装至夹具总成上,并将待修正的榫槽的工作面调整为水平状态;第三步,将研磨棒放入待加工的榫槽中,并使研磨齿与榫齿工作面契合;第四步,根据记录的榫槽工作面直线度的超差值,以及研磨齿每次往复运动的研磨量,从而得出研磨棒的往复运动次数n,再操作人员通过推动件带动研磨棒往复平推n次进而对榫齿工作面进行修正;第五步,一个榫槽修正完成后,将研磨棒移出修正后的榫槽,并通过夹具总成对涡轮盘进行转动,以使下一个待修正的榫槽的工作面调整为水平状态,然后重复第二步到第五步的操作,直到所有的不合格榫槽修复完成。最后还需要对修复完的榫槽进行复测,进一步判断修复完的涡轮盘是否合格,若合格则完成修复能够进行安装使用,若不合格则重新进行对榫槽的修复工作。
22、综上所述,上述的修复过程通过夹具总成和修正总成的配合使用使得能够对涡轮盘的榫槽进行精确的修复,以使涡轮盘榫槽内榫齿的工作面满足设计要求,而且采用专用的夹具和研磨工作后,去除榫齿工作面的余量可控,而且工具不需要频繁的更换,操作时只需来回推动研磨棒,操作难度低,而且能消除涡轮盘机架后编码细微刀纹的缺陷,经过研磨后能够提高榫槽的表面耐磨性、抗腐蚀能力和疲劳强度。
23、除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
1.一种榫槽工作面修复工装,用于对涡轮盘(500)的榫槽(501)的工作面缺陷进行修正,所述榫槽(501)具有沿榫槽(501)的中心面呈对称设置的两组榫齿,所述榫齿包括榫齿工作面和榫齿非工作面,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的榫槽工作面修复工装,其特征在于,所述夹具总成包括底座(100)、设置在所述底座(100)上的支撑架(101)以及设置在所述支撑架(101)上的定位组件(200),所述定位组件(200)用于安装所述涡轮盘(500)并使所述涡轮盘(500)轴向定位,所述支撑架(101)的安装面与所述底座(100)的夹角角度的大小等于所述榫槽的中心对称面与所述涡轮盘的中心轴的夹角角度的大小一致,以使所述榫槽(501)中心对称面呈水平设置。
3.根据权利要求1所述的榫槽工作面修复工装,其特征在于,所述研磨齿(302)的节线与水平面的夹角的大小等于所述榫槽中心对称面与所述榫槽节线的夹角的大小,且所述研磨齿(302)的齿顶高大于所述榫槽(501)的齿顶高。
4.根据权利要求3所述的榫槽工作面修复工装,其特征在于,所述研磨齿(302)与所述榫槽(501)非工作面间隔0.2mm。
5.根据权利要求1所述的榫槽工作面修复工装,其特征在于,所述研磨齿(302)开设有若干凹槽(303),所述凹槽(303)沿所述研磨齿(302)的长度方向间隔布设。
6.根据权利要求5所述的榫槽工作面修复工装,其特征在于,所述凹槽(303)的直径大小为0.1mm~0.3mm。
7.一种榫槽工作面修复工艺,通过如上述权利要求1~6中任意一项所述的榫槽(501)工作面修复工装进行修复,其特征在于,包括以下步骤:
8.根据权利要求7所述的榫槽工作面修复工艺,其特征在于,所述步骤s400中,在研磨棒(300)使用后需要对研磨齿(302)的尺寸进行检查,以保证研磨齿(302)的尺寸仍符合设计要求。
9.根据权利要求7所述的榫槽工作面修复工艺,其特征在于,所述步骤s700中,采用风枪吹净零件表面碎屑及灰尘等,并用金相砂纸去除榫槽(501)表面附着的铁粉。
10.根据权利要求7所述的榫槽工作面修复工艺,其特征在于,所述步骤s700中,对修复后的涡轮盘(500)的榫槽(501)进行复测主要包括:外观检测、着色检查、齿向检测、榫齿工作面的尺寸检测以及无损检测。
