[发明专利]一种航空发动机弱刚性机匣电子束焊缝自动磨削方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工领域，涉及一种航空发动机弱刚性机匣电子束焊缝自动磨削方法。

背景技术

航空发动机机匣是在高温、高负荷下工作，承受着由气体力、惯性力产生的静载荷和振动负荷，还受到热应力和热腐蚀的作用，是发动机的主要承力件。通常是由若干段镍基高温合金材料的薄壁圆柱形或圆锥形钣料与机械加工环件采用电子束焊焊接而成，焊接后的机匣变形，圆度小于2.5mm，致使电子束焊缝成空间曲线非等高分布在机匣的基体表面上。需经过高质量的打磨才能符合设计要求。由于制造机匣的材料镍基高温合金硬度高，线膨胀系数小，而且焊缝打磨的主要工作量在机匣圆环的内侧完成，这给焊缝打磨带来了很大难度，对现有的手工打磨方式提出了严重挑战。

目前，航空发动机机匣焊缝的打磨方式主要采用手工打磨。磨削过程需人力手动转动零件，用角磨机先对机匣焊缝处进行粗打磨，然后用抛光轮进行抛光，整个打磨过程断断续续。而且抛修去除余量的过程中，角磨机切入焊缝的角度和方向也是随机的，导致焊缝残留余高不均匀。同时，手工打磨后焊缝的表面质量一致性差，存在焊缝表面烧伤现象，而且打磨过程中角磨机容易与机匣基体发生干涉，伤及机匣基体表面。航空发动机机匣多采用镍基高温合金制造，焊缝部位硬度高，而且打磨工作主要在内侧完成，劳动强度大。加工效率低，手工抛修1件机匣需10个小时。手工打磨噪声大，产生的大量粉尘，对工人的身体造成伤害，同时污染环境。

传统手工打磨方式作业环境恶劣、粉尘污染严重，且打磨效率低、劳动强度大，打磨后焊缝处的表面质量稳定性差，不能满足新型发动机大批量的生产制造任务要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航空发动机弱刚性机匣电子束焊缝自动磨削方法，降低劳动强度，改善作业环境，提高机匣焊缝表面质量和加工精度，缩短抛修时间，提升机匣的快速制造水平。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种航空发动机弱刚性机匣电子束焊缝自动磨削方法，包括以下步骤：

步骤1、选用设备：采用机匣焊缝砂带磨床，机床设有A轴、B轴、X轴、Z轴四个驱动轴和一个砂带磨头主轴；A轴为回转台结构，由电机驱动连续回转，X轴为调整磨头沿机匣半径方向移动的轴，Z轴为调整磨头沿机匣轴线方向移动的轴；B轴为驱动砂带磨头在一定角度范围内摆动的轴，采用伺服电机驱动；砂带磨头安装在B轴上，砂带安装在砂带磨头的接触轮上，电机通过皮带传动机构带动砂带磨头主轴高速旋转从而带动砂带高速旋转，实现对焊缝的磨削。

步骤2、零件定位装夹：利用机匣零件端面、安装边的外圆或内孔定位，通过安装在机床回转台上的夹具将机匣安装固定在机床的回转台上，并确保机匣中心与机床回转台中心重合；

步骤3、设定磨削加工参数及磨削路线：磨削路线为磨头沿焊缝曲面的切线方向，磨头在焊缝曲面上的磨削起点为曲面上任意点；

步骤4、编制磨削程序，磨削加工：启动磨床，驱动砂带磨头运转，使砂带磨头接触轮上的砂带紧贴在机匣的环形焊缝上，驱动电机带动机匣运转，同时启动吸尘装置，实现对机匣焊缝的连续磨削。

作为本发明的进一步优选方案，所述机床上安装有压力控制机构，砂带磨头上安装有限位装置，通过压力控制机构和限位装置控制磨削压力使砂带磨头接触轮上的砂带始终与焊缝保持弹性接触，实现对不同磨削部位磨削量的控制。

作为本发明的进一步优选方案，在磨削镍基高温合金机匣时，所用砂带为陶瓷或金刚石材质的砂带。

作为本发明的进一步优选方案，在磨削镍基高温合金机匣时，选用砂带宽度为12～15mm，砂粒的粒度为60#～120#；砂带旋转速度V1＝1200～2000r/min，工件旋转速度V2＝15～35r/min；磨削压力P＝0.06～0.13MPa。

本发明通过分析机匣焊接组合件的结构及设计特点，提出了一种适用于航空发动机燃烧室机匣电子束焊缝的自动磨削方法，针对现采用手工打磨存在的问题，利用机匣端面和安装边定位装夹在专用夹具上，采用机匣焊缝砂带磨床，完成燃烧室机匣零件电子束焊缝的自动磨削，解决了航空发动机弱刚性机匣电子束焊缝非圆分布在机匣基体表面上的加工难题。

进一步，砂带磨削过程中，通过限位装置使磨头接触轮始终与焊缝保持弹性接触，通过砂带磨头接触轮与焊缝之间的接触压力的精确控制，实现航空发动机弱刚性机匣焊道的余量去除，保证良好的加工尺寸精度和表面质量，保证焊缝等高分布在基体上。

附图说明

图1是燃烧室机匣结构及焊缝细节示意图；

图2是焊缝I处的局部放大图；

图3是焊缝II处的局部放大图；