本发明提供的一种封严盘悬臂安装边半封闭复杂深内腔成型方法，包括以下步骤：步骤1，将零件待加工部位划分为五个切削区域，并选用各切削区域对应结构的刀具；其中，所述零件待加工部位为封严盘其大圆弧悬臂安装边半封闭复杂深内腔；步骤2，制定工序及各个工序对应的切削区域；步骤3，规划低应力切削路径，并制定切屑参数；通过该成型方法加工完成后的零件其面粗糙度达到Ra1.6um～Ra2.3um，且表面形貌良好，同时，该零件的应力值为‑45Mpa～‑82Mpa，且为压应力，有利于提高零件抗疲劳使用寿命；以及该零件配合面及安装面的变形控制在‑0.03mm～+0.05mm之间，满足设计允许的‑0.05mm～+0.1mm变形范围。
1.一种封严盘半封闭复杂深内腔的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将零件待加工部位划分为五个切削区域，并选用各切削区域对应结构的刀具；
其中，所述零件待加工部位为封严盘其大圆弧悬臂安装边半封闭复杂深内腔；
步骤3，规划低应力切削路径，并制定切屑参数；其中，首先，依据经验切削参数、步骤1划分的切削区域及其选用的各切削区域对应结构的刀具、步骤2制定的工序及各工序对应的切削区域，设定初始的切削路径和切削参数进行加工，加工完成后测试计算出零件加工部位的应力曲线分布及其对应的应力实际值；
接着，根据得到的应力曲线分布及其对应的应力实际值，迭代更新切削路径和切削参数，直至得到最优的低应力切削路径及切屑参数；
步骤4，按步骤3中得到的最优低应力切削路径及切屑参数对零件待加工部位进行最终工程化加工应用；
步骤1中，将零件待加工部位划分为五个切削区域，具体方法是：根据零件待加工部位的型面结构特点，将零件待加工部分划分为五个切削区域；
五个切削区域分别为：端面槽型切削区域、45°内凹型切削区域、65°内凹型切削区域、
步骤2中，制定的工序分为：粗加工、半精加工、精加工；
粗加工的切削区域为：端面槽型切削区域、45°内凹型切削区域、65°内凹型切削区域和
半精加工的切削区域：端面槽型切削区域、45°内凹型切削区域、65°内凹型切削区域、
90°内凹型切削区域，以及120°反深凹型切削区域；
精加工的切削区域：端面槽型切削区域、45°内凹型切削区域、65°内凹型切削区域、90°内凹型切削区域，以及120°反深凹型切削区域；
端面槽型切削区域沿型面排刀、45°内凹型切削区域沿型面排刀、65°内凹型切削区域沿型面排刀、90°内凹型切削区域沿型面插车、沿型面走刀；
端面槽型切削区域沿型面走刀、45°内凹型切削区域沿型面走刀、65°内凹型切削区域沿型面走刀、90°内凹型切削区域沿型面排刀、120°反深凹型切削区域排刀；
端面槽型切削区域沿型面走刀、45°内凹型切削区域沿型面走刀、65°内凹型切削区域沿型面走刀、90°内凹型切削区域沿型面走刀、120°反深凹型切削区域走刀；
端面槽型切削区域沿型面排刀的切削参数：线速度23‑28 m/min、进给量0.15～0.25 mm/r、切削深度1.5～2 mm；
45°内凹型切削区域沿型面排刀的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度1～1.5 mm；
65°内凹型切削区域沿型面排刀的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度1～1.5 mm；
90°内凹型切削区域沿型面插车的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度2 m；沿型面排刀的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度2 mm；沿型面走刀的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.15～0.25 mm/r、切削深度0.5 mm；
端面槽型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度25～30m/min、进给量0.15～0.2 mm/r、切削深度1mm；
45°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度25～30m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度0.8 mm；
65°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度25～30m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度0.8 mm；
90°内凹型切削区域沿型面排刀的切削参数：线速度20～25m/min、进给量0.15～
120°反深凹型切削区域排刀的切削参数：线速度20～25 m/min、进给量0.15～0.2 mm/r、切削深度0.8 mm；
端面槽型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度30～35m/min、进给量0.15～0.2 mm/r、切削深度0.3 mm；
45°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度30～35m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度0.2 mm；
65°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度30～35 m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度0.2 mm；
90°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度30～35m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度0.2 mm；
120°反深凹型切削区域走刀的切削参数：线速度28～33m/min、进给量0.1～0.2 mm/r、切削深度0.3 mm；
端面槽型切削区域是以悬臂安装边内圆为起始位置，以封严盘盘心及其轴向延伸为终止位置的径向区域；
45°内凹型切削区域是以端面槽型切削区域的终止位置为起始位置，以盘体型面靠近盘心圆弧段的相切线为终止位置，且该相切线与盘心线之间的顺时针夹角为45°；
65°内凹型切削区域是以45°内凹型切削区域的终止位置为起始位置，以盘体型面靠近盘心圆弧段的相切线为终止位置，且该相切线与盘心线之间的顺时针夹角为65°；
90°内凹型切削区域是以65°内凹型切削区域的终止位置为起始位置，以盘体型面靠近盘心圆弧段的相切线为终止位置，且该相切线与盘心线之间的顺时针夹角为90°；
一种封严盘半封闭复杂深内腔的成型方法
技术领域
[0001] 本发明属于机械加工领域，具体是针对粉末高温合金FGH99材料制备的封严盘，涉及一种封严盘半封闭复杂深内腔的成型方法。
背景技术
[0002] 某封严盘材料首次采用国内新一代粉末高温合金FGH99，该材料可切削系数低，在同规格、同参数等切削条件下，该粉末高温合金较以往普通高温合金(如GH4169)的切削变形大。在结构方面，该封严盘较以往机种的封严盘，其前端有一处大圆弧悬臂安装边与封严盘本体形成的一个半封闭深内腔结构，由于该处内腔深、结构复杂、整体刚性薄弱，使得在加工零件大圆弧悬臂安装边半封闭深内腔时，具有低应力切削路径难规划、加工过程易产生变形和出现机加颤振等特点。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种封严盘悬臂安装边半封闭复杂深内腔成型方法，解决了现有的粉末高温合金FGH99材料制备的封严盘其悬臂安装边半封闭复杂深内腔加工方法存在的机加应力大、加工变形大，以及出现较大机加颤振的问题；因此，本发明是提供一种在满足低机加应力和小加工变形的基础上，用于难加工粉末高温合金材料封严盘其大圆弧悬臂安装边半封闭复杂深内腔的成型加工方法。
[0004] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0005] 本发明提供的一种封严盘悬臂安装边半封闭复杂深内腔成型方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1，将零件待加工部位划分为五个切削区域，并选用各切削区域对应结构的刀具；其中，所述零件待加工部位为封严盘其大圆弧悬臂安装边半封闭复杂深内腔；
[0007] 步骤2，制定工序及各个工序对应的切削区域；
[0008] 步骤3，规划低应力切削路径，并制定切屑参数；其中，首先，依据经验切削参数、步骤1划分的切削区域及其选用的各切削区域对应结构的刀具、步骤2制定的工序及各工序对应的切削区域，设定初始的切削路径和切削参数进行加工，加工完成后测试计算出零件加工部位的应力曲线分布及其对应的应力实际值；
[0009] 接着，根据得到的应力曲线分布及其对应的应力实际值，迭代更新切削路径和切削参数，直至得到最优的低应力切削路径及切屑参数；
[0010] 步骤4，按步骤3中得到的最优低应力切削路径及切屑参数对零件待加工部位进行最终工程化加工应用。
[0011] 优选地，步骤1中，将零件待加工部位划分为五个切削区域，具体方法是：
[0012] 根据零件待加工部位的型面结构特点，将零件待加工部分划分为五个切削区域；
[0013] 五个切削区域分别为：端面槽型切削区域、45°内凹型切削区域、65°内凹型切削区域、90°内凹型切削区域和120°反深凹型切削区域。
[0014] 优选地，端面槽型切削区域是以悬臂安装边内圆为起始位置，以封严盘盘心及其轴向延伸为终止位置的径向区域；
[0015] 45°内凹型切削区域是以端面槽型切削区域的终止位置为起始位置，以盘体型面靠近盘心圆弧段的相切线为终止位置，且该相切线与盘心线之间的顺时针夹角为45°；
[0016] 65°内凹型切削区域是以45°内凹型切削区域的终止位置为起始位置，以盘体型面靠近盘心圆弧段的相切线为终止位置，且该相切线与盘心线之间的顺时针夹角为65°；
[0017] 90°内凹型切削区域是以65°内凹型切削区域的终止位置为起始位置，以盘体型面靠近盘心圆弧段的相切线为终止位置，且该相切线与盘心线之间的顺时针夹角为90°；
[0018] 120°反深凹型切削区域为剩余区域。
[0019] 优选地，步骤2中，制定的工序分为：粗加工、半精加工、精加工；
[0020] 各个工序对应的切削区域，具体是：
[0021] 粗加工的切削区域为：端面槽型切削区域、45°内凹型切削区域、65°内凹型切削区域和90°内凹型切削区域；
[0022] 半精加工的切削区域：端面槽型切削区域、45°内凹型切削区域、65°内凹型切削区域、90°内凹型切削区域，以及120°反深凹型切削区域；
[0023] 精加工的切削区域：端面槽型切削区域、45°内凹型切削区域、65°内凹型切削区域、90°内凹型切削区域，以及120°反深凹型切削区域。
[0024] 优选地，其最优的低应力切削路径为：
[0025] 粗加工时规划的低应力切削路径为：
[0026] 端面槽型切削区域沿型面排刀、45°内凹型切削区域沿型面排刀、65°内凹型切削区域沿型面排刀、90°内凹型切削区域沿型面插车、沿型面走刀；
[0027] 半精加工时规划的低应力切削路径为：
[0028] 端面槽型切削区域沿型面走刀、45°内凹型切削区域沿型面走刀、65°内凹型切削区域沿型面走刀、90°内凹型切削区域沿型面排刀、120°反深凹型切削区域排刀；
[0029] 精加工时规划的低应力切削路径为：
[0030] 端面槽型切削区域沿型面走刀、45°内凹型切削区域沿型面走刀、65°内凹型切削区域沿型面走刀、90°内凹型切削区域沿型面走刀、120°反深凹型切削区域走刀。
[0031] 优选地，其最优的切削参数为：
[0032] 粗加工时制定的切削参数为：
[0033] 端面槽型切削区域沿型面排刀的切削参数：线速度23‑28m/min、进给量0.15～0.25mm/r、切削深度1.5～2mm；
[0034] 45°内凹型切削区域沿型面排刀的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度1～1.5mm；
[0035] 65°内凹型切削区域沿型面排刀的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度1～1.5mm；
[0036] 90°内凹型切削区域沿型面插车的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度2m；沿型面排刀的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度2mm；沿型面走刀的切削参数：线速度15～20m/min、进给量0.15～0.25mm/r、切削深度0.5mm；
[0037] 半精加工时制定的切削参数为：
[0038] 端面槽型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度25～30m/min、进给量0.15～0.2mm/r、切削深度1mm；
[0039] 45°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度25～30m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度0.8mm；
[0040] 65°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度25～30m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度0.8mm；
[0041] 90°内凹型切削区域沿型面排刀的切削参数：线速度20～25m/min、进给量0.15～0.2mm/r、切削深度0.8mm；
[0042] 120°反深凹型切削区域排刀的切削参数：线速度20～25m/min、进给量0.15～0.2mm/r、切削深度0.8mm；
[0043] 精加工时制定的切削参数为：
[0044] 端面槽型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度30～35m/min、进给量0.15～0.2mm/r、切削深度0.3mm；
[0045] 45°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度30～35m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度0.2mm；
[0046] 65°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度30～35m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度0.2mm；
[0047] 90°内凹型切削区域沿型面走刀的切削参数：线速度30～35m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度0.2mm；
[0048] 120°反深凹型切削区域走刀的切削参数：线速度28～33m/min、进给量0.1～0.2mm/r、切削深度0.3mm。
[0049] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0050] 本发明提供的一种封严盘悬臂安装边半封闭复杂深内腔成型方法，是在满足低机加应力和小加工变形的基础上，用于对难加工粉末高温合金材料封严盘其大圆弧悬臂安装边半封闭复杂深内腔提出的一种成型加工方法；该成型加工方法具体包括：低应力切削路径规划、加工复杂深内腔对应结构的刀具、切削参数等；通过该成型方法加工完成后的零件其面粗糙度达到Ra1.6um～Ra2.3um，且表面形貌良好，由此可知解决了背景技术中提到的机加颤振问题；同时，该零件的应力值为‑45Mpa～‑82Mpa，且为压应力，有利于提高零件抗疲劳使用寿命，解决了背景技术中存在的机加应力大的问题；以及该零件配合面及安装面的变形控制在‑0.03mm～+0.05mm之间，满足设计允许的‑0.05mm～+0.1mm变形范围，由此可知解决了背景技术中存在的加工变形大的缺陷。
附图说明
[0051] 图1是封严盘悬臂安装边半封闭复杂深内腔结构示意图；
[0052] 图2是封严盘悬臂安装边半封闭复杂深内腔切削区域划分示意图；
[0053] 图3是粗加工切削路径规划及对应结构的刀具示意图；
[0054] 图4是半精加工切削路径规划及对应结构的刀具示意图；
[0055] 图5是精加工切削路径规划及对应结构的刀具示意图；
[0056] 其中，1、封严盘安装边半封闭复杂深内腔结构；2、端面槽型切削区域；3、45°内凹型切削区域；4、65°内凹型切削区域；5、90°内凹型切削区域；6、120°反深凹型切削区域；7、粗加工端面槽型切削区沿型面排刀切削路径；8、粗加工45°内凹型切削区沿型面排刀切削路径；9、粗加工65°内凹型切削区沿型面排刀切削路径；10、粗加工90°内凹型切削区沿型面插车切削路径；11、粗加工90°内凹型切削区沿型面走刀切削路径；12、半精加工端面槽型切削区沿型面走刀切削路径；13、半精加工45°内凹型切削区沿型面走刀切削路径；14、半精加工65°内凹型切削区沿型面走刀切削路径；15、半精加工90°内凹型切削区沿型面排刀切削路径；16、半精加工120°反深凹型切削区排刀切削路径；17、精加工端面槽型切削区沿型面走刀切削路径；18、精加工45°内凹型切削区沿型面走刀切削路径；19、精加工65°内凹型切削区沿型面走刀切削路径；20、精加工90°内凹型切削区沿型面走刀切削路径；21、精加工120°反深凹型切削区走刀切削路径；22、封严盘；23、R3端面槽刀；24、45°车内凹型槽刀；25、
65°车内凹型槽刀；26、90°车内凹型槽刀；27、R1.5端面槽刀；28、120°半精车反深凹型钩槽刀；29、120°精车反深凹型钩槽刀。
具体实施方式
[0057] 下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
[0058] 本发明是一种在满足低机加应力和小加工变形的基础上，用于难加工粉末高温合金材料封严盘其大圆弧悬臂安装边半封闭复杂深内腔的成型加工方法。
[0059] 如图1至图5所示，本发明提供的一种封严盘悬臂安装边半封闭复杂深内腔成型方法，包括以下步骤：
[0060] 步骤1，将零件待加工部位划分为五个切削区域，并选用各切削区域对应结构的刀具；根据零件待加工部位的结构特点，将封严盘前端大圆弧悬臂安装边与封严盘本体形成的半封闭复杂深内腔1进行五个切削区域划分，即端面槽型切削区域2、45°内凹型切削区域3、65°内凹型切削区域4、90°内凹型切削区域5和120°反深凹型切削区域6。
[0061] 其中，端面槽型切削区域2是以悬臂安装边内圆为起始位置，以封严盘盘心及其轴向延伸为终止位置的径向区域；
[0062] 45°内凹型切削区域3是以端面槽型切削区域2的终止位置为起始位置，以盘体型面靠近盘心圆弧段的相切线为终止位置，且该相切线与盘心线之间的顺时针夹角为45°；
[0063] 65°内凹型切削区域4是以45°内凹型切削区域3的终止位置为起始位置，以盘体型面靠近盘心圆弧段的相切线为终止位置，且该相切线与盘心线之间的顺时针夹角为65°；
[0064] 90°内凹型切削区域5是以65°内凹型切削区域4的终止位置为起始位置，以盘体型面靠近盘心圆弧段的相切线为终止位置，且该相切线与盘心线之间的顺时针夹角为90°；
[0065] 120°反深凹型切削区域6为剩余区域。
[0066] 之后按照划分出的五个切削区域的待加工型面，选用各切削区域对应结构的刀具。
[0067] 划分出的五个切削区域见示意图2。
[0068] 步骤2，制定工序及各个工序对应的切削区域；将封严盘前端大圆弧悬臂安装边与封严盘本体形成的半封闭复杂深内腔1在加工时，划分为粗加工、半精加工、精加工三道工序。
[0069] 其中，粗加工的切削区域为步骤1中划分的2、3、4、5区，半精加工的切削区域为步骤1中划分的2、3、4、5、6区，精加工的切削区域为步骤1中划分的2、3、4、5、6区。
[0070] 步骤3，规划低应力切削路径，并制定切屑参数
[0071] 首先，依据经验切削参数、步骤1划分的切削区域及其选用的各切削区域对应结构的刀具、步骤2制定的工序及工序加工区域，设定初始的切削路径和切削参数进行加工，加工完成后测试计算出零件加工部位的应力曲线分布及其对应的应力实际值；
[0072] 接着，根据得到的应力曲线分布及其对应的应力实际值迭代更新切削路径和切削参数，直至得到最优的低应力切削路径及切屑参数。
[0073] 其最优的低应力切削路径为：
[0074] 零件安装边半封闭深内腔1在粗加工时的切削路径为按图3的切削顺序和切削方向沿型面插车、沿型面排刀和沿型面走刀；在半精加工时的切削路径为按4图的切削顺序和切削方向沿型面走刀和沿型面排刀；在精加工时的切削路径为按图5的切削顺序和切削方向沿型面走刀。
[0075] 表1是粗加工、半精加工、精加工切削路径规划及对应使用刀具说明。三道工序的切削路径规划及对应结构的刀具示意图见图3至图5。
[0076] 表1粗加工、半精加工、精加工切削路径规划及对应使用刀具说明
[0077]
[0078] 其最优的切削参数见表2：
[0079] 表2粗加工、半精加工、精加工各对应切削路径的加工参数
[0080]
[0081]
[0082] 按上述最优的低应力切削路径及切屑参数加工完成后，检测该封严盘安装边半封闭复杂深内腔1表面的表面粗糙度为Ra1.6um～Ra2.3um，应力值为‑45Mpa～‑82Mpa,零件配合面及安装面的变形控制在‑0.03mm～+0.05mm之间。即加工后显示零件半封闭复杂深内腔1的表面形貌良好，机加应力小，且为压应力，有利于提高零件抗疲劳使用寿命；变形控制在设计允许的‑0.05mm～+0.1mm之间，满足设计要求。
