复杂曲面整体叶轮的加工方法技术

本发明专利技术涉及一种复杂曲面整体叶轮的加工方法，包括锻造成型→粗加工→超声波检验→去应力→精加工基准→精加工内孔→叶片加工→抛光→检验步骤。本发明专利技术采用的毛坯为锻造成型，加工成的整体叶轮的强度也会较铸造成型的产品强度高；通过一个定位孔进行整体所有叶片的加工，因此叶片之间的尺寸统一性好，进而动平衡性能高，采用数控加工，可以使加工后的零件尺寸精度好，且不需要复杂的模具及装夹具，加工周期短，效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加工方法，尤其是一种复杂曲面整体叶轮的加工方法。
技术介绍
在航空发动机领域，叶轮是功率产生的主要部件之一，但由于叶轮的型面比较复杂，基本上全部是由曲面构成，一般的加工方法是单个叶轮进行加工成型后组装，虽然这种方法加工难度相对不大，但是每一片叶片的尺寸不好统一，同时其强度也会受到影响，寿命不长；目前由于加工设备的发展，通常采用整体加工技术，其一般的工序为：铸造成型→超声波检验→抛光→检验。但这种方法使叶轮的强度低，加工的模具形状复杂，制造困难，叶片精度很难保证，动平衡性能差，生产周期长。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是一种整体叶轮的加工方法，使叶轮的加工精度好，效率高，强度大，动平衡性能好。本专利技术采用的具体方法是：锻造成型→粗加工→超声波检验→去应力→精加工基准→精加工内孔→叶片加工→抛光→检验。所述的叶片加工工序包括了叶片粗加工工步、叶片精加工工步、叶片流道精加工工步、大叶片导角精加工工步、小叶片导角精加工工步。本专利技术所述的叶片加工工序采用的是各项的行程指标可以完成对整体叶片的加工工作五轴联动的数控加工中心，比如瑞士米克朗公司生产的UCP800数控加工中心。其特点是具有一次可按程序要求完成叶片的粗加工到精加工的所有工步，并且可自动按程序要求进行换刀。本专利技术采用的毛坯为锻造成型，加工成的整体叶轮的强度也会较铸造成型的产品强度高；采用数控加工，可以使加工后的零件尺寸精度好，且不需要复杂的模具及装夹具，加工周期短，效率高。另外，本加工工序是通过一个定位孔进行整体所有叶片的加工，因此叶片之间的尺寸统一性好，进而动平衡性能高。在加工过程中，设置有定向孔可以使零件在加工过程中防止轴向转动，加工精度高。具体实施方式一种复杂曲面整体叶轮的加工方法，所述的方法包括以下步骤：1)锻造成型：锻造成毛坯；2)粗加工：对毛坯及其基准进行粗加工；3)超声波检验：检验内部是否有裂纹或缺陷；4)去应力：进行常规热处理，防止后续加工中产生变形；5)精加工基准：对热处理后的毛坯的基准孔、基准面和定向孔进行精加工；6)精加工内孔：将内孔加工至合格；7)叶片加工工序：按照编制好的加工程序，对毛坯进行加工，a.粗加工工步：加工的刀具整体刀长100mm，直径为6mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥20mm，2齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度2mm，主轴转速2653r/min，切削速度50m/min，进给量300mm/min，加工至距最终尺寸0.5～1mm；b.叶片精加工工步：加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥15mm，4齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度0.6mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量636mm/min，加工至最规定尺寸；c.叶片流道精加工工步；加工的刀具整体刀长100mm，直径为6mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥20mm，3齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度0.6mm，主轴转速2653r/min，切削速度50m/min，进给量450mm/min，加工至最规定尺寸；d.大叶片导角精加工工步；加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥20mm，3齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度0.5mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量477mm/min，加工至最规定尺寸；e.小叶片导角精加工工步；加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥20mm，3齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度0.5mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量477mm/min，加工至最规定尺寸；8)抛光：按规定要求进行抛光；9)检验：对抛光后的零件进行大叶片基频检查、动平衡及最终检验。实施例：一种航空发动机整体叶轮，其主要尺寸，大端外径：159mm，大叶片：8片，小叶片：8片，要求加工后的叶轮大叶片基频：一阶段弯曲频率1950Hz～2400Hz，二阶段弯曲频率小于5600Hz或大于6400Hz，动平衡转速1675r/min，不平衡量不大于10g.mm，最大尺寸公差为-0.1/-0.15，其加工步骤为：1)锻造成型：锻造成毛坯；2)粗加工：对毛坯及其基准进行粗加工；3)超声波检验：检验内部是否有裂纹或缺陷；4)去应力：进行常规热处理，防止后续加工中产生变形；5)精加工基准：对热处理后的毛坯的基准孔、基准面和定向孔进行精加工；6)精加工内孔：将内孔加工至合格；7)叶片加工工序：按照编制好的加工程序，对毛坯进行加工，a.粗加工工步：加工的刀具整体刀长100mm，直径为6mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃＝20mm，2齿且1齿过心，伸长＝40mm；机床参数为：切削深度2mm，主轴转速2653r/min，切削速度50m/min，进给量300mm/min，加工至距最终尺寸0.6mm；b.叶片精加工工步：加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃＝15mm，4齿且1齿过心，伸长＝40mm；机床参数为：切削深度0.6mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量636mm/min，加工至最规定尺寸；c.叶片流道精加工工步；加工的刀具整体刀长100mm，直径为6mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃＝20mm，3齿且1齿过心，伸长＝40mm；机床参数为：切削深度0.6mm，主轴转速2653r/min，切削速度50m/min，进给量450mm/min，加工至最规定尺寸；d.大叶片导角精加工工步；加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃＝20mm，3齿且1齿过心，伸长＝40mm；机床参数为：切削深度0.5mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量477mm/min，加工至最规定尺寸；e.小叶片导角精加工工步；加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃＝20mm，3齿且1齿过心，伸长＝40mm；机床参数为：切削深度0.5mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量477mm/min；8)抛光：按规定要求进行抛光；9)检验：对抛光后的零件进行大叶片基频检查、动平衡及最终检验。最终结果：大叶片基频：一阶段弯曲频率2280.5Hz～2286Hz，二阶段弯曲频率6614Hz～6632Hz，动平衡转速1675r/min，不平衡量9.1g.mm，最大尺寸为158.88mm，结论：合格。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂曲面整体叶轮的加工方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：1)锻造成型：锻造成毛坯；2)粗加工：对毛坯及其基准进行粗加工；3)超声波检验：检验内部是否有裂纹或缺陷；4)去应力：进行常规热处理，防止后续加工中产生变形；5)精加工基准：对热处理后的毛坯的基准孔、基准面和定向孔进行精加工；6)精加工内孔：将内孔加工至合格；7)叶片加工工序：按照编制好的加工程序，对毛坯进行加工，步骤如下：a.粗加工工步：加工的刀具整体刀长100mm，直径为6mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥20mm，2齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度2mm，主轴转速2653r/min，切削速度50m/min，进给量300mm/min，加工至距最终尺寸0.5～1mm；b.叶片精加工工步：加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥15mm，4齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度0.6mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量636mm/min，加工至最规定尺寸；c.叶片流道精加工工步；加工的刀具整体刀长100mm，直径为6mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥20mm，3齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度0.6mm，主轴转速2653r/min，切削速度50m/min，进给量450mm/min，加工至最规定尺寸；d.大叶片导角精加工工步；加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥20mm，3齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度0.5mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量477mm/min，加工至最规定尺寸；e.小叶片导角精加工工步；加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥20mm，3齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度0.5mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量477mm/min，加工至最规定尺寸；8)抛光：按规定要求进行抛光；9)检验：对抛光后的零件进行大叶片基频检查、动平衡及最终检验。...

【技术特征摘要】
1.一种复杂曲面整体叶轮的加工方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：1)锻造成型：锻造成毛坯；2)粗加工：对毛坯及其基准进行粗加工；3)超声波检验：检验内部是否有裂纹或缺陷；4)去应力：进行常规热处理，防止后续加工中产生变形；5)精加工基准：对热处理后的毛坯的基准孔、基准面和定向孔进行精加工；6)精加工内孔：将内孔加工至合格；7)叶片加工工序：按照编制好的加工程序，对毛坯进行加工，步骤如下：a.粗加工工步：加工的刀具整体刀长100mm，直径为6mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥20mm，2齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度2mm，主轴转速2653r/min，切削速度50m/min，进给量300mm/min，加工至距最终尺寸0.5～1mm；b.叶片精加工工步：加工的刀具整体刀长100mm，直径为5mm，单边锥度4度，夹持直径12mm，切削刃≥15mm，4齿且1齿过心，伸长≥40mm；机床参数为：切削深度0.6mm，主轴转速3180r/min，切削速度50m/min，进给量636mm/min，加工至最规...

【专利技术属性】
技术研发人员：李守丹，姚宏军，董顺昌，
申请(专利权)人：哈尔滨东安发动机集团有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23