[发明专利]高超声速低噪声风洞喷管唇口加工方法

说明书

本发明公开了高超声速低噪声风洞喷管唇口加工方法。该方法包括以下步骤：装夹，测量唇口工件的厚度并确定唇口长度L，第一次粗车唇口长度L的阶梯台阶，第二次粗车唇口长度L的阶梯台阶，第三次粗车去掉台阶，精车。本发明的高超声速低噪声风洞喷管唇口加工方法采用阶梯车削工艺增加唇口工件的刚性，避免了唇口工件在加工过程中容易变形的问题，同时采用加大吃刀量的方式提高了加工效率，综合加工效率提升了50％。

技术领域

本发明属于高超声速风洞试验技术领域，具体涉及高超声速低噪声风洞喷管唇口加工方法。

背景技术

高超声速低噪声风洞提供的流场噪声低，接近高空真实大气环境，是开展边界层相关研究的理想设施。高超声速低噪声风洞喷管是高超声速低噪声风洞的核心部件，是获得低噪声流场的关键。高超声速低噪声风洞喷管通过在喷管最小喉道前设置一条抽吸流道的方式，吸除喷管上游壁面边界层，有效地降低了流场噪声。根据目前高超声速低噪声风洞口径的不同，高超声速低噪声风洞喷管尺度通常达到500mm～3000mm，而形成抽吸流道的唇口壁面厚度仅有2mm～3mm，抽吸流道的形状为复杂几何曲线，加工精度必须优于0.01mm，加工难度极大。

常规的高超声速风洞喷管曲面采用数控车机床加工，通常采用小切削量加工方式，在加工时逐步减小切削量，先粗加工内外曲面，再半精加工内外曲面，最后精加工内外曲面，如果采用小切削量加工方式，高超声速低噪声风洞喷管唇口工件的加工过程共需要5次粗加工，5次精加工，前三次粗加工每次吃刀量0.5mm，后两次粗加工分别0.3mm、0.1mm，精加工每次吃刀量0.02mm，整个加工工时约10h～12h/件。

但是，小切削量加工方式针对高超声速低噪声风洞喷管唇口加工存在以下致命缺点：(1)由于唇口壁厚太薄，工件刚性不足，在半精加工内外曲面时，在切削力的作用下，会导致唇口工件变形，进而影响唇口精度，以至于唇口工件的废品率很高；(2)生产效率低。

当前，亟需发展一种专用的高超声速低噪声风洞喷管唇口加工方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高超声速低噪声风洞喷管唇口加工方法。

本发明的高超声速低噪声风洞喷管唇口加工方法，包括以下步骤：

a.装夹，将高超声速风洞喷管的唇口工件使用三爪卡盘装夹在数控机床工作台上；

b.沿轴向测量唇口工件的厚度，在厚度t＝2～3mm的位置处做标记，测量该标记到唇口端面的长度，得到唇口长度L；

c.第一次粗车唇口长度L的阶梯台阶，台阶的数量n根据唇口长度L确定，每个台阶的长度为唇口长度L的1/5～1/4，第一个台阶车削后余量为0.5mm，相邻台阶阶差为0.2mm，即切削完成后，第一个台阶的高度为0.5mm，第二个台阶比第一个台阶高0.2mm，第三个台阶比第二个台阶高0.2mm……,第n个台阶比第n-1个台阶高0.2mm；

d.第二次粗车唇口长度L的阶梯台阶，第一个台阶车削后余量为0.02mm，相邻台阶阶差为0.02mm，即切削完成后，第一个台阶的高度为0.02mm，第二个台阶比第一个台阶高0.02mm，第三个台阶比第二个台阶高0.02mm……,第n个台阶比第n-1个台阶高0.02mm；

e.第三次粗车去掉台阶，唇口工件余量为0.02mm；

f.精车，去除0.02mm余量，完成唇口工件加工。

本发明的高超声速低噪声风洞喷管唇口加工方法采用阶梯车削工艺增加唇口工件的刚性，避免唇口工件在加工过程中容易变形的问题，同时采用加大吃刀量的方式提高了加工效率，综合加工效率提升了50％。

附图说明

图1为本发明的高超声速低噪声风洞喷管唇口加工方法的原理示意图；