一种用于小尺寸喷口球面加工的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种精密机械加工方法，尤其是一种可用于航空发动机小尺寸喷嘴的精密加工的工方法，特别涉及一种用于小尺寸球面喷口球面的加工方法。
【背景技术】
[0002]航空发动机离心喷嘴的喷口的结构特点是内腔型面为变截面，且变截面与微小尺寸喷油孔相连，尺寸精度高，各型面之间和外圆、端面之间相互都有很高的技术要求，采用常规加工工艺中的车、铣、磨、钳、研磨、抛光等多道工序都很难加工，特别是因为喷口尺寸小，零件的定位面和夹持面尺寸也很小，不好装夹，多次装夹零件的尺寸和技术条件难以保证，极易使零件报废。另外，喷油孔和内腔型面表面质量要求高，表面粗糙度一般为0.4?0.2，微型刀具一但刚性不好产生振刀，就会严重影响表面质量。而表面质量的好坏直接影响离心喷嘴的流量试验性能参数。传统方法是通过手工研磨内腔保证粗糙度，而手动研磨对工人的操作水平高，加工效率低工作量大，尺寸和技术条件难以控制。再者，因喷口内部型面结构复杂且尺寸小，铁肩不易排出，稍微的拉钩、划伤、划痕、毛刺、缺口直接影响离心喷嘴喷雾角度和燃油不均匀度。因此需要提供一种改良的加工方法，以提高加工效率，保证产品质量。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种用于小尺寸喷口球面的加工方法，以减少或避免前面所提到的问题。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于小尺寸球面喷口球面的加工方法，用于对航空发动机离心喷嘴的变截面喷口的喷油孔以及与所述喷油孔连接的球面的内腔型面进行加工，所述喷口具有一个喷油孔以及位于所述喷油孔一端的直径扩大的球面，所述喷油孔和所述球面之间具有一个第一过渡圆弧，球面其中，所述加工方法包括如下步骤:
[0005]将原料棒材的第二端夹持在车铣复合加工机床的爪夹上，对与所述第二端相对的原料棒材的第一端进行加工，粗加工出从所述喷油孔到所述球面之间的第一变截面喷口区域，使得所述第一变截面喷口区域具有第一加工余量；
[0006]利用第一精埋钻加工出所述第一过渡圆弧，使得所述第一过渡圆弧具有一个第二加工余量，其中，所述第二加工余量等于所述第一加工余量；
[0007]利用第一镗刀从所述喷油孔开始，向外沿所述第一变截面喷口区域进行反向钩镗加工，完成加工。
[0008]球面。
[0009]优选地，所述第一镗刀由刀杆、刀体、刀尖组成，其中，刀尖位于所述刀体的末端，所述刀体位于所述刀尖与所述刀杆之间，且所述刀体的投影面位于所述刀杆的投影面的内部并偏置于所述刀杆的投影面的中心的一侧。
[0010]优选地，所述第一镗刀加工时所述刀尖向下。
[0011]优选地，所述刀体的横截面具有一个上弧面和一个下弧面，所述上弧面和所述下弧面的圆弧半径相同。
[0012]优选地，所述刀尖具有一个刀尖前角和一个刀尖后角，所述刀尖前角为所述刀尖向其加工方向前倾的角度，所述刀尖后角为所述刀尖背离其加工方向后倾的角度，其中所述刀尖前角为5°，所述刀尖后角为15°。
[0013]优选地，所述刀尖沿其纵向具有一个与垂直方向呈15°的主偏角和一个与水平方向呈15°的锲角。
[0014]优选地，所述刀尖的最大厚度等于调整系数X (所述喷油孔直径/2+所述球面的半径)。
[0015]优选地，所述调整系数的数值范围为0.6-0.9。。
[0016]优选地，所述刀尖和所述刀体之间设置有第一过渡锥面球面。
[0017]优选地，所述刀体和所述刀杆之间设置有第二过渡锥面，所述第二过渡锥面的最大锥角为40°。
[0018]本发明的加工方法利用精埋钻加工获得相同的加工余量，避免了加工区域厚薄不均匀带来的断刀事故，提高了成品率，节约了成本。同时利用反向钩镗加工工艺，加工产生的铁肩往外排出，避免铁肩划伤已经加工过的型面，进一步提高了加工精度和成品率。
【附图说明】
[0019]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
[0020]图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的航空发动机离心喷嘴的剖视图；
[0021]图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的第一镗刀应用于图1所示航空发动机离心喷嘴的加工的示意图；
[0022]图3显示的图2所示第一镗刀的左侧轴向的投影视图；
[0023]图4显示的是根据本发明的一个具体实施例的第一镗刀的刀体的加工示意图；
[0024]图5显示的是图3中刀尖局部的投影放大图；
[0025]图6显示的是图2中刀尖局部的放大图。
【具体实施方式】
[0026]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本发明的【具体实施方式】。其中，相同的部件采用相同的标号。
[0027]正如【背景技术】部分所述，本发明涉及的用于小尺寸喷口球面的加工方法可用于对航空发动机离心喷嘴的变截面喷口进行精密加工，由于现有技术采用的加工工艺在加工这种类型的喷口时特别容易断刀，且铁肩不易排出，废品率很高，基本上无法应用于大批量生产，因而本发明提供了一种改进的加工方法。
[0028]具体来说，本发明提出的改进的加工方法特别适用于图1所示类型的航空发动机离心喷嘴的变截面喷口 1的球面内腔型面进行加工，其中，图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的航空发动机离心喷嘴的剖视图。
[0029]图1中的航空发动机离心喷嘴的特点是具有一个变截面的喷口1以及与喷口 1连接的球面，喷口 1具有一个喷油孔10以及位于喷油孔10 —端的直径扩大的球面20，喷油孔10和球面20之间具有一个第一过渡圆弧3。在一个具体实施例中，喷油孔10的直径的尺寸范围为0.1-lmm之间，球面20的半径R1的尺寸范围为l_2mm之间，而且第一过渡圆弧3的圆弧半径也十分微小，仅仅只有0.01-0.1_，本领域技术人员据此可以想象整个需要加工的零件区域的尺寸非常小，常规的加工工艺以及刀具非常难以触及这些区域，即便能够触及，通常状态的刀具基本上都是同心结构，就是类似于一根细针，加工时刀具的刚性不好，加工中易折断易振刀，一把刀通常仅仅只能加工1-2个零件，基本上无法应用于大批量生产。
[0030]基于本发明需要加工的零件的特点，本发明提供了一种改进的加工方法，配合这种改进的加工方法还额外提供了一种改进结构的加工刀具。
[0031]本发明改进的加工方法利用的主要加工设备为现有普遍采用的车铣复合加工机床，例如瑞士宝美的七轴车铣复合加工中心或海力特的车铣复合加工中心的车铣复合加工机床，其基本结构和原理为公知技术，本领域技术人员可以从互联网或公知公用的设备说明或现有技术手册获得，在此不再一一赘述。
[0032]下面参照图1的航空发动机离心喷嘴的结构详细说明本发明的加工方法的步骤流程，具体说明如下:
[0033]首先将原料棒材的第二端夹持在车铣复合加工机床的爪夹上，对与所述第二端相对的原料棒材的第一端进行加工。应当指出的是，初始状态的原料棒材两端其实是完全相同的，开始的时候可以夹持任意一端。说明书中定义第一端和第二端仅仅是用于明确加工的各个部位的位置关系，避免混淆，当加工完成之后，原料棒材已经变成了零件成品，此时的第一端则变成了零件成品的型面，因此本领域技术人员应当了解，所谓的第一端和第二端仅仅是用于指示方向位置关系的术语。
[0034]对第一端的加工可以包含很多步骤，例如外圆加工，钻孔，扩孔，铣槽等等，当然，这些加工都是粗加工，关键点还是在于本发明特别需要解决的对于变截面喷口的加工工艺的改进，即，总体而言，对第一端的加工需要粗加工出从喷油孔10到球面20之间的第一变截面喷口区域，使得第一变截面喷口区域具有第一加工余量。
[0035]粗加工完成之后，喷油孔10和球面20交界处并不是圆滑过渡的，通常会有一个折角或者台阶存在，如果此时就利用镗刀进行精加工，由于这个非圆滑过渡区域的存在，因而存在与第一加工余量显著增厚的区域，对于本发明的小尺寸喷口的加工来说这将是致命的缺陷，通常镗刀加工到这个区域就会折断，断裂的刀具很容易损坏零件型面导致零件报废。
[0036]为解决这个缺陷，本发明特别提供了一种改进的步骤，即利用第一精埋钻加工出第一过渡圆弧3，使得第一过渡圆弧3具有一个第二加工余量，其中特别完美的，使第二加工余量等于第一加工余量，则后续利用镗刀精加工的时候就不存在加工余量不一致的区域，避免了加工区域厚薄不均匀带来的断刀事故，提高了成品率，大幅度降低刀具成本。
[0037]在一个具体实施例中，在前面的粗加工步骤中，如果第一变截面喷口区域的第一加工余量过大或者精度不高，也可以在利用精埋钻加工第一过渡圆弧3的时候，利用精埋钻的侧部同时对第一变截面喷口区域进行精加工，也就是利用精埋钻一次性将第一变截面喷口区域和第一过渡圆弧3加工出同样的加工余量，同样能够避免加工区域厚薄不均匀的缺陷，且可以降低粗加工的精度要求，提高了加工效率。
[0038]然后，利用第一镗刀从喷油孔10开始，向外沿所述第一变截面喷口区域进行反向钩镗加工，加工完成所述第一端。常规技术加工孔形零件都是从外往内加工，但是对于本发明这种小尺寸球面喷口球面的加工来说，由于尺寸太小且型面精度要求很高，从外往内加工产生的铁肩会划伤已经加工过的型面，而型面轻微的划伤、划痕直接影响组件燃油喷嘴流量、流向、