[发明专利]一种高温环境下工作的涡轮类型零件的加工方法

说明书

本发明公开了一种高温环境下工作的涡轮类型零件的加工方法，是在半精加工后通过常温状态下对每个叶片进行检测，再在高温状态下对每个叶片进行检测，可以得到叶片的失真值，将叶片的失真值换算成产品设计图纸尺寸的失真尺寸，再按反失真的设计图纸尺寸的失真尺寸对叶片进行精加工，这样叶片工作达到高温时将出现正失真，在高温状态下正、反失真相互抵消，使每个叶片在高温状态下，也就是工作温度下其坐标尺寸为叶片的图纸设计尺寸，完全保证了涡轮的工作性能和使用要求。完全解决了涡轮在高温下工作由于叶片不规则的变形而影响发动机的性能，从而使航天发动机达到世界领先水平。方法独特、实用性强、精准可靠、具有广泛的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种加工方法，尤其涉及一种高温环境下工作的涡轮类型零件的加工方法，属于航空航天行业技术领域。

背景技术

涡轮是一种将流动工质的能量转换为机械功的旋转式动力机械，是燃气轮机、蒸汽轮机和航空发动机的主要部件之一。随着工业的发展，航海、航空、航天、军事工业也迅猛发展，涡轮是关系到发动机效率、噪声和寿命的关键零件。涡轮是由带中心孔的锥形旋转体和多个对称分布的螺旋状叶片连接构成，叶片尺寸一致性和加工精度要求高，叶片壁薄形状复杂并且加工难度大，原始加工方法是将锥形旋转体和叶片分别加工，用等离子组合焊接，再打磨成型，这种加工方法质量难以保证，一般为民用，距离航海、航空、航天广泛应用还有很大距离，现在已经逐步发展到采用五轴联动数控机床将圆柱形材料一次装夹直接加工成型，虽然采用圆柱形材料一次加工成型，材料利用率很低，但其使用性能和技术效果确有极大的提高，产品质量近乎达到完美状态，从民用达到军用效果，进而达到航空航天工业广泛应用，特别是使航天工业得到了突飞猛越的发展。现在所采用的五轴联动数控机床将圆柱形材料一次直接加工成型的加工方法为世界最先进的加工方法，完全可以应用在航空航天的发动机上，但是，应用在高温环境下高速旋转工作的涡轮仍然存在动平衡不理想，旋转噪音大，工作效率低的实际情况，影响航空航天器整体性能提高和发展，必须进一步改进涡轮的加工方法，提高涡轮的加工精度，提高涡轮在高温环境下工作的动平衡指标，提高涡轮在高温环境下使用性能和技术效果，进而提高飞行器的效率，使其达到世界领先水平，这是当前极待解决的实际问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温环境下工作的涡轮类型零件的加工方法，现在采用的五轴联动数控机床加工方法为世界最先进的加工方法，其使用性能和技术效果近乎达到完美状态。完全可以应用在一般的航空航天的发动机上，但应用在高温环境下工作的航空航天的发动机上，涡轮的叶片由于形状复杂、壁薄，会产生不规则的变形，一定程度的改变了原有的动平衡指标，这就极大的影响了飞行效率，也就是说涡轮上的叶片坐标尺寸在高温状态下与常温状态下对比尺寸出现了“失真”。本发明的出发点就是采用“反失真”的加工方法去抵消“失真”就可以圆满解决叶片尺寸出现“失真”的问题。具体加工方法就是首先留有一定加工量进行半精加工，在室温下用光学扫描仪或三坐标检测仪对每个叶片进行坐标尺寸检测，再将工件放入高温炉中加热，在高温状态下再对每个叶片进行坐标尺寸检测，将高温测量值与室温测量值对比，每个叶片各测量点可得到正误差或负误差变化，将正、负误差称为尺寸“失真”，进而可以得到叶片失真后的坐标尺寸，再通过换算可以得出每个叶片的实际反向失真坐标尺寸，将叶片反向失真的实际坐标尺寸输入到五轴联动数控机床，精加工出反向失真实际坐标尺寸的叶片，再将精加工后的工件加温，在高温下按图纸要求对叶片再进行检测，合格的入库备用。其原理是：在半精加工后通过常温状态下对每个叶片进行检测，再在高温状态下对每个叶片进行检测，可以得到叶片的失真值，将叶片的失真值换算成产品设计图纸尺寸的失真尺寸，再按反失真的设计图纸尺寸的失真尺寸对叶片进行精加工，这样叶片工作达到高温时将出现正失真，在高温状态下正、反失真相互抵消，使每个叶片在高温状态下，也就是工作温度下其坐标尺寸为叶片的图纸设计尺寸，完全保证了涡轮的工作性能和使用要求。