整体式三元流叶轮粗加工方法技术

本发明专利技术提供了一种整体式三元流叶轮粗加工方法。采用球形铣刀将每两片叶片之间的流道内材料铣削除去，铣削由叶片轮盖侧开始，逐步向叶片轮毂侧推进，球形铣刀的规格由大到小逐步变换。某一层采用该流道空间允许使用的最大规格球形铣刀进行铣削加工，设定某一层铣刀的球头半径Ra，铣削后叶片旁边留下圆弧倒角A；某一层铣削中留下的圆弧倒角采用在叶片全长方向上粗开的方式铣削圆弧倒角的多余量。重复上述过程，最终得到预先设计的圆弧倒角r。可以将相关数据和工艺经过编程处理，由数控铣床或者数控加工中心进行铣削加工。本发明专利技术的清角方式效率高，缩短加工时间5％-20％，尤其适用于大型不锈钢、合金钢、钛合金材质的整体式三元流叶轮粗加工。

Rough machining method of integral three element flow impeller

The invention provides an integral three element flow impeller roughing method. With spherical milling cutter, the material in the runner between each two blades is removed, and the milling is started on the side of the blade cover of the blade and gradually pushed toward the side of the blade hub. The specifications of the spherical milling cutter are changed gradually from big to small. Milling maximum size of spherical milling cutter a layer of the channel space allowed, set the radius Ra of a layer of milling cutter, milling blade after arc chamfer side left A; leaving a layer of circular arc chamfering milling in the excess crude used in leaves length direction of the type milling arc chamfer. Repeat the above process and finally get a pre designed arc chamfer R. The related data and process can be programmed and processed by CNC milling machine or CNC machining center. The cleaning method has high efficiency and shortens processing time 5%-20%, and is especially suitable for roughing processing of integral three element flow impeller of large stainless steel, alloy steel and titanium alloy material.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及整体式叶轮加工领域，特别涉及硬质材质的整体式三元流叶轮的粗加工方法。
技术介绍
在金属材质叶轮的粗加工过程中，通常采用球形刀具铣削，而为了提高效率，通常 先选用较大的直径刀具粗开，越往下，流道空间越窄，再换使用小直径球形刀具。在叶片周 边由于刀具圆角的影响，残留有一定量的毛坯，当由大直径刀具切换到小直径刀具时，由于 刀具半径的不同，在叶片与起始切削层的连接处，造成小直径刀具切削深度异常加深，特别 是对于大型不锈钢、合金钢、钛合金等硬质金属叶轮，往往小直径刀具刚一下刀，即造成刀 片的崩刃损坏。通常的方法是将小直径刀具的起始切削层抬高，但是该方法造成了在残留毛坯间 的大量空走刀，增加了加工时间，降低了生产效率。或者是以清角的方式去除残留的毛坯， 但模型中默认的R角是在叶片与轮毂的连接处，而非加工过程中叶片与毛坯的连接处，这 势必增加重新造型、建立CAD模型的步骤，且分层越多，即使用的刀具种类越多，则重新造 型的次数越多，影响工作效率。申请专利号为CN200810038261. 7的说明书公开的一种整体叶轮加工方法，其倒 圆清根步骤中，介绍了加工刀具的半径小于流道和叶片相接的最小倒圆半径，将易导致最 小倒圆半径小于预先设计值。申请专利号为CN20061012M73. X的说明书公开的一种整体叶轮叶片的插铣刀加 工方法，刀具采用插铣刀，插铣刀在叶片上的走刀方向为叶轮径向，此法对于沿叶轮径向方 向安装的平面叶片适用，对于立体结构的三元流叶轮叶片不适用。《风机技术》2004年第2期刊登的“五坐标铣制窄流道三元流叶轮的工艺方法” 一文中，将流道长度方向上分成两段较宽处用直径较大的刀，较窄处用直径较小的刀；其 次，由于流道很深，故需分若干层来铣制，每层走一定的深度；并且减小切深和吃刀量，以减 小刀具所受抗力。该方法加工效率较低，且不能很好地解决圆弧倒角清角的难题。
技术实现思路
专利技术目的克服传统整体式叶轮加工时间长，刀具易损坏的缺点，提供一种利用 球头半径较小的铣刀在叶片全长方向上粗开清角、效率提高的。技术方案本专利技术的，用于不锈钢、合金钢或者钛合 金材质的整体式三元流叶轮的粗加工。采用球形铣刀将每两片叶片之间的流道内材料铣削 除去，铣削由叶片轮盖侧开始，逐步向叶片轮毂侧推进；铣削完成后，在叶片与轮毂连接处 留下预先设计好的半径为r的圆弧倒角r。包含以下工艺步骤1)、根据流道空间的变化情况确定铣削层数和每层的铣削深度，随着铣削深度由 浅变深，流道空间由大变小，采用的球形铣刀的规格由大到小逐步变换；2)、某一层采用该流道空间允许使用的最大规格球形铣刀进行铣削加工，设定其 某一层铣刀的球头半径为Ra，铣削后叶片旁边留下圆弧倒角A，铣削至某一层的铣削面；3)、确定下一层允许使用的最大规格球形铣刀，设定其半径为Rb，采用半径不大 于Rb的球形铣刀将圆弧倒角A粗开，粗开过程为在距离叶片侧面表面为Ra宽度、距离某 一层的铣削面为Ra高度的区域，在叶片全长方向上进行铣削加工，铣削圆弧倒角A的多余 量；4)、采用半径为Rb的球形铣刀进行下一层的铣削加工，铣削后叶片旁边留下圆弧 倒角B ；5)、上述2-4步骤重复进行；6)、最后一层，采用最后一层铣刀的球头半径R的球形铣刀进行铣削，铣削深度至 轮毂上表面，铣削后叶片旁边留下圆弧倒角R ；7)、采用最后一把铣刀的球头半径r的球形铣刀，将圆弧倒角R粗开，其粗开过程 为在距离叶片侧面为R宽度、距离轮毂上表面为R高度的区域，在叶片全长方向上进行铣 削加工，铣削圆弧倒角R的多余量，最终得到预先设计的半径为r的圆弧倒角r。上述步骤中，所采用的铣刀半径满足Ra彡1 彡R彡r。本专利技术中，所述的步骤幻或幻中，可采用比该流道空间允许使用的最大规格球形 铣刀小一规格的标准球形铣刀进行铣削加工；所述的步骤3)中粗开的方法可以是走刀步长为叶片全长的1/5-1/20，一次走刀 深度为Ra/2-Ra/5，走刀次数为2次-5次。所述的步骤7)中粗开的方法可以是走刀步长 为叶片全长的1/5-1/20，一次走刀深度为R/2-R/5，走刀次数为2次-5次。可以将上述的相关数据和工艺经过编程处理，由数控铣床或者数控加工中心进行 所述的铣削加工。所述的铣削优选采用的第一把球形铣刀为柳叶刀，最后一把球形铣刀为整体刀。 所述的的铣削优选采用的第一把球形铣刀的材质为硬质合金钢、最后一把球形铣刀的材质 为高速钢。有益效果本专利技术的这种方法比抬高刀具空走清角的方式效率高，缩短加工时间 5%-20% ；避免了过多的空切削和可能出现的过切削，减少了刀具的磨损。选用不同品种 和规格的刀具，适用于多种硬质合金的整体式三元流叶轮粗加工，尤其适用于大型不锈钢、 合金钢、钛合金等多种高强高硬的整体式三元流叶轮粗加工。附图说明图1为采用本专利技术加工的三元流叶轮的一个局部立体结构示意图；图2为本专利技术在加工过程中放大的局部正视剖面结构示意图。图中:1、三元叶片I ；2、叶片侧面；3、三元叶片II ；4、叶片轮盖侧；5、叶片轮毂侧； 6、某一层的铣削面；7、圆弧倒角A ；8、圆弧倒角A的多余量；9、某一层铣刀的球头半径Ra ； 10、轮毂；11、轮毂上表面；12、圆弧倒角R ;13、圆弧倒角R的多余量；14、圆弧倒角r ；15、 最后一层铣刀的球头半径R;16、最后一把铣刀的球头半径r;17、风的入口 ；18、风的出口 ；19、视图剖分线。 具体实施例方式下面结合附图和实施例做进一步描述。如图1所示的三元流叶轮，具有三元叶片I 1、叶片侧面2、三元叶片II 3、叶片轮 盖侧4、叶片轮毂侧5、轮毂10、轮毂上表面11、圆弧倒角rl4 ；三元流叶轮的风的入口 17、风 的出口 18、与其他部分分割的视图剖分线19。实施例先选用或者制作不锈钢的整体式三元叶轮毛胚。采用数把不同规格的球形铣刀将 每两片叶片之间的流道内材料铣削除去，铣削由叶片轮盖侧4开始，逐步向叶片轮毂侧5推 进。如附图2所示，包含以下工艺步骤1)、根据流道空间的变化情况确定铣削层数和每层的铣削深度，随着铣削深度由 浅变深，流道空间由大变小，采用的球形铣刀的规格由大到小逐步变换；2)、某一层采用该流道空间允许使用的最大规格球形铣刀进行铣削加工，设定其 某一层铣刀的球头半径Ra9，铣削后叶片旁边留下圆弧倒角A7、某一层的铣削面6 ；3)、确定下一层允许使用的最大规格球形铣刀，设定其半径为Rb，采用半径不大于 Rb的球形铣刀将圆弧倒角A7粗开，粗开过程为在距离叶片侧面2为Ra宽度、距离某一层 的铣削面6为Ra高度的区域，在叶片全长方向上进行铣削加工，铣削圆弧倒角A的多余量 8 ；4)、采用半径为Rb的球形铣刀进行下一层的铣削加工，铣削后叶片旁边留下圆弧 倒角B ；5)、上述2-4步骤重复进行；6)、最后一层，采用最后一层铣刀的球头半径R15的球形铣刀进行铣削，铣削深度 至轮毂上表面11，铣削后叶片旁边留下圆弧倒角R12 ；7)、采用最后一把铣刀的球头半径rl6的球形铣刀，将圆弧倒角R12粗开，其粗开 过程为在距离叶片侧面2表面为R宽度、距离轮毂上表面11为R高度的区域，在叶片全长 方向(即从风机中的风的入口 17处到风的出口 18处的方向)上进行铣削加工，铣削圆弧 倒角R的多余量13，最终本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种整体式三元流叶轮粗加工方法，采用球形铣刀将每两片叶片之间的流道内材料铣削除去，铣削由叶片轮盖侧（４）开始，逐步向叶片轮毂侧（５）推进；其特征在于：用于不锈钢、合金钢或者钛合金材质的整体式三元流叶轮的粗加工；包含以下工艺步骤：１）、根据流道空间的变化情况确定铣削层数和每层的铣削深度，随着铣削深度由浅变深，流道空间由大变小，采用的球形铣刀的规格由大到小逐步变换；２）、某一层采用该流道空间允许使用的最大规格球形铣刀进行铣削加工，设定某一层铣刀的球头半径Ｒａ（９），铣削后叶片旁边留下圆弧倒角Ａ（７），铣削至某一层的铣削面（６）；３）、确定下一层允许使用的最大规格球形铣刀，设定其半径为Ｒｂ，采用半径不大于Ｒｂ的球形铣刀将圆弧倒角Ａ（７）粗开，粗开过程为：在距离叶片侧面（２）为Ｒａ宽度、距离某一层的铣削面（６）为Ｒａ高度的区域，在叶片全长方向上进行铣削加工，铣削圆弧倒角Ａ的多余量（８）；４）、采用半径为Ｒｂ的球形铣刀进行下一层的铣削加工，铣削后叶片旁边留下圆弧倒角Ｂ；５）、上述２－４步骤重复进行；６）、最后一层，采用最后一层铣刀的球头半径Ｒ（１５）的球形铣刀进行铣削，铣削深度至轮毂上表面（１１），铣削后叶片旁边留下圆弧倒角Ｒ（１２）；７）、采用最后一把铣刀的球头半径ｒ（１６）的球形铣刀，将圆弧倒角Ｒ（１２）粗开，其粗开过程为：在距离叶片侧面（２）为Ｒ宽度、距离轮毂上表面（１１）为Ｒ高度的区域，在叶片全长方向上进行铣削加工，铣削圆弧倒角Ｒ的多余量（１３），最终得到预先设计的半径为ｒ的圆弧倒角ｒ（１４）；上述步骤中，所采用的铣刀半径满足：Ｒａ≥Ｒｂ≥Ｒ≥ｒ。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱华，周小康，施健兵，陈建宾，
申请(专利权)人：江苏金通灵风机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32