CN101407016B - 一种涡轮轴的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涡轮轴的加工方法，其关键在于在粗车光轴外圆后半精车光轴外圆前使用动平衡的方法并修正中心孔，使中心孔和光轴外圆与涡轮的质量中心重合。这种加工方法时涡轮轴的合格率达到95％以上，并且最后的产品外形美观，同时，本方法也使涡轮轴根部R槽在制造精度大大提高的同时却使加工难度得到大幅下降，也保证了R部位与涡轮轴的质量中心重合，提高了涡轮轴的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械设备零部件的加工方法，特别是涉及涡轮轴的加工方法。
背景技术
现有的对涡轮轴的加工方法一般包括以下步骤：1、粗车总长找正圆；2、半精车外圆；3、热处理去焊接应力；4、偏摆仪检验外圆跳动；5、修中心孔；6、磨削涡轮外圆及端面；7、铲磨削涡轮轴根部R槽；8、探伤检验；9、精车外圆及端面；10、刻字标记；11、高频淬火；12、修中心孔；13、磨搭中心架的外圆；14、钻光轴端孔，车螺纹；15、粗车活塞环槽；16、精铲磨削活塞环槽；17、精磨削外圆及端面；18、磨削涡轮子午面；19、钳工修毛刺；20、动平衡；21、探伤；22、清洗。在这种传统方法中，用三爪先夹持涡轮外圆，找正涡轮端面，用顶尖顶光轴小端面，车出靠光轴小端的一段外圆，然后搭中心架，车光轴小端面保证总长，打中心孔。但是由于涡轮毛坯流道属于浇注成形，因此受浇注质量影响，涡轮外圆与流道不同心，造成质量中心偏移，所以三爪夹涡轮外圆后，只能找正端面，无法找正涡轮外圆，打出的光轴小端中心孔与涡轮的质量中心偏心，这必然造成后序工序加工后的动平衡不平衡量偏大或超出规范要求而报废，所以这样的加工方法造成涡轮轴的合格率低，一般只有50％左右，而且，即使最后得到的产品合格，也会因为需对不平衡量的修正而去除较多的材料，造成最后的产品不美观。另一方面，在对涡轮轴根部的R槽加工时，一般是先经过车削然后铲磨，但是由于涡轮是高温合金材料，光轴部分是普通合金材料，焊接处的R部分材料硬度相差很大，而在普通车床上用成型刀车削有4个R连接的R槽，由于刀具与零件切削接触面大，造成刀具磨损不一致，而且容易使刀具损坏，致使R尺寸精度及R光滑连接不容易保证，也正是这样，所以铲床砂轮铲磨时，导致砂轮磨削受力不均匀，砂轮砂粒脱落不均匀，最后导致R槽的尺寸精度保证不了，且R连接处不是光滑连接，容易产生应力集中；同时，也由于成型R砂轮是靠设计的R型面挤压轮修整砂轮形状，由于时间一长，挤压轮也被砂轮不均匀磨去一部分，造成挤压轮自身精度就有问题，所以时间长了零件的R形状也容易超差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，克服一种能使涡轮轴成品率高的加工制造方法，进一步的，也提供使涡轮轴的加工精度特别是涡轮轴根部的R槽的精度高的加工方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种涡轮轴的加工方法，包括以下步骤：(1)粗车外圆，将光轴的小端光出打中心孔；(2)粗动平衡；(3)根据粗动平衡量借偏心修正光轴中心孔和涡轮端中心孔；(4)以修正的光轴中心孔和涡轮端中心孔为基准车光轴外圆，搭中心架车光轴总长，重打光轴中心孔；(5)用顶尖顶光轴中心孔，半精车各级外圆；(6)热处理退火；(7)磨削涡轮外圆及端面；(8)探伤检验；(9)加工涡轮轴根部R槽；(10)精车外圆及端面；(11)刻字标记；(12)高频淬火；(13)检验外圆端面跳动，跳动不合格的修中心孔；(14)钻小端孔，车螺纹，车活塞环槽；(15)精铲磨削活塞环槽；(16)精磨削外圆及端面；(17)磨削涡轮子午面；(18)钳工修毛刺；(19)精动平衡；(20)探伤；(21)清洗。其中涡轮端中心孔在加工涡轮时已加工好。
为了进一步使后续工序中的加工基准与质量中心重合，在步骤(1)中，采用四爪夹持涡轮外圆，找正涡轮大端面及涡轮外圆，在光轴的小端面打中心孔后用顶尖顶住光轴中心孔，最后光出光轴外圆；在步骤(2)中，以步骤(1)中光出的外圆作动平衡支撑，做粗动平衡，并记录不平衡量的大小及位置；在步骤(3)中，根据步骤(2)中不平衡量的大小及位置计算质量中心偏移的数值及方向，然后用四爪夹持涡轮外圆，根据质量中心偏移的数值和方向进行光轴中心孔借偏心，然后用顶尖顶光轴中心孔，车削光轴外圆并留加工余量，达到动平衡支撑外圆与光轴中心孔轴线同心；用软三爪夹持已车的光轴外圆，搭中心架并找正已车外圆和涡轮大端面，修正涡轮端中心孔；在步骤(4)中用四爪夹持涡轮外圆，然后搭中心架找正已车光轴外圆及涡轮大端面，车光轴总长，重新打光轴中心孔。
为降低加工难度，并提高涡轮轴根部R槽的精度，在步骤(9)中，在普通车床上四爪夹持涡轮外圆，校正涡轮大端面，校正光轴外圆，然后粗车成形R槽部分计算后的斜直线，最后在数控车床上采用双顶针装夹，选择普通机夹刀片，刀尖通过程序控制车出涡轮轴根部的R槽。
为了保证R槽与涡轮轴的质量中心重合，在数控车床上加工R槽时，车出一段小外圆作为下道工序精车轴外形的校调外圆。
本发明的有益效果是：
(1)由于在粗车光轴外圆和总长后半精车光轴外圆前的工艺步骤中，加入了粗动平衡，并根据粗动平衡量修正光轴中心孔和涡轮端中心孔，从而使后序的加工基准——中心孔和光轴外圆——与涡轮的质量中心重合，因此，本发明所涉及的加工方法极大的提高了涡轮轴的合格率，经检验，涡轮轴的合格率达到了95％以上；另一方面，也是由于这样的工艺设计，使得在做精动平衡时，可以在使涡轮轴合格的前提下而去除较少的材料，使得涡轮轴的外形美观；
(2)由于在步骤(1)中，采用四爪夹持涡轮外圆，找正涡轮大端面及涡轮外圆，在光轴的小端面打中心孔后用顶尖顶住光轴中心孔，最后光出光轴外圆，因此可进一步使后续工序中的加工基准与质量中心重合，从而提高涡轮轴的合格率，也使涡轮轴的外形更美观；
(3)由于在步骤(2)中，以步骤(1)中光出的外圆作动平衡支撑，做粗动平衡，并记录不平衡量的大小及位置，因此可进一步使后续工序中的加工基准与质量中心重合，从而提高涡轮轴的合格率，也使涡轮轴的外形更美观；；
(4)由于在步骤(3)中，根据步骤(2)中不平衡量的大小及位置计算质量中心偏移的数值及方向，然后用四爪夹持涡轮外圆，根据质量中心偏移的数值和方向进行光轴中心孔借偏心，然后用顶尖顶光轴中心孔，车削光轴外圆并留加工余量，达到动平衡支撑外圆与光轴中心孔轴线同心；用软三爪夹持已车的光轴外圆，搭中心架并找正已车外圆和涡轮大端面，修正涡轮端中心孔，因此可进一步使后续工序中的加工基准与质量中心重合，从而提高涡轮轴的合格率，也使涡轮轴的外形更美观；
(5)由于在步骤(4)中用四爪夹持涡轮外圆，然后搭中心架找正已车光轴外圆及涡轮大端面，车光轴总长，重新打光轴中心孔，因此可进一步使后续工序中的加工基准与质量中心重合，从而提高涡轮轴的合格率，也使涡轮轴的外形更美观。
(6)由于在加工R槽时，先在普通车床上四爪夹持涡轮外圆，校正涡轮大端面，校正光轴外圆，然后粗车成形R槽部分计算后的斜直线，最后在数控车床上采用双顶针装夹，选择普通机夹刀片，刀尖通过程序控制车出涡轮轴根部的R槽，因此可以提高R槽的加工精度；
(7)由于加工R槽时，先在普通车床上粗车成形R槽部分计算后的斜直线，因此降低了普通车床的车削难度，从而也提高了加工的效率；
(8)由于在加工R槽时，最后的工序选择在数控车床上选择普通机夹刀片，刀尖通过程序控制车出涡轮轴根部的R槽，因此R连接处可以光滑过度连接，而机夹刀片车两种材料适当选用后磨损相差也不大，反而比砂轮的成本更低，因此而降低了制造成本并提高了加工的效率；另一方面，也可车出一段小外圆作为下道工序精车轴外形的校调外圆，因此保证了R部位与涡轮轴的质量中心线重合，从而提高了涡轮轴的性能。
附图说明
图1为本加工方法的对象——涡轮轴半成品的结构示意图；
图2为对图1所示的涡轮轴半成品进一步加工而得到的中间产品结构示意图；
图3为本加工方法的对象——涡轮轴成品的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1、图2和图3所示，一种涡轮轴的加工方法，包括以下步骤：(1)粗车外圆，将光轴1的小端光出打中心孔2；(2)粗动平衡；(3)根据粗动平衡量借偏心修正光轴中心孔2和涡轮端中心孔3；(4)以修正的光轴中心孔2和涡轮端中心孔3为基准车光轴外圆6，搭中心架车光轴总长，重打光轴中心孔；(5)用顶尖顶光轴中心孔，半精车各级外圆；(6)热处理退火；(7)磨削涡轮外圆及端面；(8)探伤检验；(9)加工涡轮轴根部R槽8；(10)精车外圆及端面；(11)刻字标记；(12)高频淬火；(13)检验外圆端面跳动，跳动不合格的修中心孔；(14)钻小端孔，车螺纹，车活塞环槽；(15)精铲磨削活塞环槽；(16)精磨削外圆及端面；(17)磨削涡轮子午面；(18)钳工修毛刺；(19)精动平衡；(20)探伤；(21)清洗。
在步骤(1)中，采用四爪夹持涡轮外圆4，找正涡轮大端面5及涡轮外圆4，在光轴的小端面打中心孔后用顶尖顶住光轴中心孔2，最后光出光轴外圆6；在步骤(2)中，以步骤(1)中光出的外圆6作动平衡支撑，做粗动平衡，并记录不平衡量的大小及位置；在步骤(3)中，根据步骤(2)中不平衡量的大小及位置计算质量中心偏移的数值及方向，然后用四爪夹持涡轮外圆4，根据质量中心偏移的数值和方向进行光轴中心孔2借偏心，然后用顶尖顶光轴中心孔2，车削光轴外圆6并留加工余量，达到动平衡支撑外圆与光轴中心孔2轴线同心；用软三爪夹持已车的光轴外圆6，搭中心架并找正已车外圆和涡轮大端面5，修正涡轮端中心孔3；在步骤(4)中用四爪夹持涡轮外圆4，然后搭中心架找正已车光轴外圆6及涡轮大端面5，车光轴总长，重新打光轴中心孔2；在步骤(9)中，在普通车床上四爪夹持涡轮外圆4，校正涡轮大端面5，校正光轴外圆6，然后粗车成形R槽部分计算后的斜直线7，该斜直线7相对涡轮大端面5的夹角为25°，最后在数控车床上采用双顶针装夹，选择普通机夹刀片，刀尖通过程序控制车出涡轮轴根部的R槽8，所述计算后的斜直线对于一个普通技术人员而言，只需做简单估算即可得出；在数控车床上加工R槽时，车出一段小外圆9作为下道工序精车轴外形的校调外圆。
本发明包括但不限于以上具体实施方式，只要在涡轮轴的加工步骤中，在粗车光轴外圆后半精车光轴外圆前使用动平衡的方法并修正中心孔，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种涡轮轴的加工方法，包括以下步骤：(1)粗车外圆，将光轴的小端光出，打中心孔；(2)粗动平衡；(3)根据粗动平衡量借偏心修正光轴中心孔和涡轮端中心孔；(4)以修正的光轴中心孔和涡轮端中心孔为基准车光轴外圆，搭中心架车光轴总长，重打光轴中心孔；(5)用顶尖顶光轴中心孔，半精车各级外圆；(6)热处理退火；(7)磨削涡轮外圆及端面；(8)探伤检验；(9)加工涡轮轴根部R槽；(10)精车外圆及端面；(11)刻字标记；(12)高频淬火；(13)检验外圆端面跳动，跳动不合格的修中心孔；(14)钻小端孔，车螺纹，车活塞环槽；(15)精铲磨削活塞环槽；(16)精磨削外圆及端面；(17)磨削涡轮子午面；(18)钳工修毛刺；(19)精动平衡；(20)探伤；(21)清洗。
2.如权利要求1所述的涡轮轴的加工方法，其特征是：在步骤(1)中，采用四爪夹持涡轮外圆，找正涡轮大端面及涡轮外圆，在光轴的小端面打中心孔后用顶尖顶住光轴中心孔，最后光出光轴外圆。
3.如权利要求2所述的涡轮轴的加工方法，其特征是：在步骤(2)中，以步骤(1)中光出的外圆作动平衡支撑，做粗动平衡，并记录不平衡量的大小及位置。
4.如权利要求3所述的涡轮轴的加工方法，其特征是：在步骤(3)中，根据步骤(2)中不平衡量的大小及位置计算质量中心偏移的数值及方向，然后用四爪夹持涡轮外圆，根据质量中心偏移的数值和方向进行光轴中心孔借偏心修正，然后用顶尖顶光轴中心孔，车削光轴外圆并留加工余量，达到动平衡支撑外圆与光轴中心孔轴线同心；用软三爪夹持已车的光轴外圆，搭中心架并找正已车外圆和涡轮大端面，修正涡轮端中心孔。
5.如权利要求1所述的涡轮轴的加工方法，其特征是：在步骤(4)中用四爪夹持涡轮外圆，然后搭中心架找正已车光轴外圆及涡轮大端面，车光轴总长，重新打光轴中心孔。
6.如权利要求1至权利要求5任何一项权利要求所述的涡轮轴的加工方法，其特征是：在步骤(9)中，在普通车床上四爪夹持涡轮外圆，校正涡轮大端面，校正光轴外圆，然后粗车成形R槽部分计算后的斜直线，最后在数控车床上采用双顶针装夹，选择普通机夹刀片，刀尖通过程序控制车出涡轮轴根部的R槽。
7.如权利要求6所述的涡轮轴的加工方法，其特征是：在数控车床上加工R槽时，车出一段小外圆作为下道工序精车轴外形的校调外圆。
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