涡轮盘榫槽边缘数控复合光整加工工艺

　　多年来，高温合金涡轮盘榫槽型面两边倒圆及抛光，全部由人工手工抛修来完成，存在的问题是：工人劳动强度大，操作环境差，质量状态不稳定，生产效率低，难以满足高性能发动机的设计要求。本文对涡轮盘榫槽边缘光整加工工艺进行了专题研究，在新引进的数控倒角机上，采用专用铣刀数控铣削和专用端面刷自动抛光的复合加工方法，突破了榫槽边缘光整加工数控化的技术瓶颈，首次实现榫槽边缘光整加工数控化，减轻了工人的劳动强度，改善了操作环境，优化了榫槽边缘表面质量，提高了生产效率。

1 涡轮盘榫槽边缘

　　涡轮盘是航空发动机涡轮转子中的关键件，在高温高压及复杂动载荷下高速旋转，工作环境极其恶劣。涡轮盘榫槽部位与叶片榫头部位相配合，由于叶片受力复杂，对盘榫槽的接触面相互作用，使得涡轮盘榫槽边缘成为产生应力集中的薄弱环节，如何提高涡轮盘榫槽边缘的表面质量显得尤为重要。

　　如图1所示，是某高温合金涡轮盘，其零件结构复杂，棕树型榫槽加工空间狭小，榫槽与端面的过渡圆角设计要求R0.4-R0.6，表面粗糙度要求高Ra0.8，榫槽扭角和狭小棕树型榫槽轮廓使得榫槽边缘倒圆与光整加工难度极大。

图1 涡轮盘及榫槽示意图

2 涡轮盘榫槽边缘复合光整加工

　　2.1 定义

　　为了改善零件的外观质量，提高零件表面的耐磨性，充分发挥每个零件的功能，保证产品的整机性能，零件在获得规定的尺寸精度、几何精度之后，如尚未达到表面质量的要求，还要根据需要进行去除毛刺、飞边、刀痕，降低表面粗糙度值，改善表面应力状态，消除零件表面上残留的各种缺陷等工作。因此可以说，在机械加工中旨在提高零件表面质量的各种加工，称为光整加工。

　　涡轮盘零件经拉削加工后形成了棕树型榫槽，对其边缘进行棱边倒圆、抛光，降低表面粗糙度值、改善物理力学性能，称为涡轮盘榫槽边缘光整加工。

　　2.2 涡轮盘榫槽边缘光整加工功能及特点

　　主要功能：去除棱边毛刺，倒角、倒圆，保证表面之间光滑过渡，提高零件的装配工艺性。降低零件表面粗糙度值，提高零件表面质量，实现精度稳定。

　　主要特点：

　　倒角铣刀与固定刷，按预先编制好的数控程序轨迹，并以一定的切削参数实现对涡轮盘榫槽边缘表面的加工。倒角、倒圆一致性好，降低表面粗糙度值效果明显。对高精度的榫槽拉削表面不接触，大大优于磨粒流加工及自由磨料光整法加工。特别适合光整榫槽边缘倒角、倒圆在0.6mm以下的盘件。