一种窄流道整体叶轮粗开槽数控铣加工方法技术

一种窄流道整体叶轮粗开槽数控铣加工方法，根据零件的待加工部位的结构和尺寸，确定加工方案：采用大直径铣刀去除叶轮叶片进排气边边缘外侧部位的大余量，然后对叶片型面进行分段铣削；将叶片型面划分成若干切削区域；分析叶片尺寸，计算叶片型面加工可用的刀具直径并选择铣刀；规划加工方法及加工路线；编制数控程序并进行仿真验证，若仿真过程中出现干涉或过切，则重新将叶片型面划分切削区域；否则，进行零件加工。本发明专利技术在考虑叶片部位结构特点和尺寸、技术条件要求并保证加工系统刚性的情况，合理设置切削区域，选择整硬端铣刀，采用U钻预开槽进排气部位、四轴整硬端刀插铣和光整加工相结合的方法，成功解决了窄流道钛合金整体叶轮粗开槽数控铣加工难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械制造
，具体是。
技术介绍
窄流道整体叶轮的粗开槽加工过程中，由于叶片部位流道区域空间狭窄，开敞性差，加工时采用的刀具直径小，刀杆相对长度较长，工艺性很差，使得窄流道整体叶轮的粗开槽加工难度极大。对于高温合金材料整体叶轮的粗开槽，采用电火花方法进行，但对于钛合金材料零件来说，由于材料不同，需要采用数控铣加工方法进行
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供。本专利技术的技术方案是这样实现的 ，包括如下步骤 步骤I :根据零件的待加工部位的结构和尺寸，确定加工方案采用大直径铣刀去除叶轮叶片进排气边边缘外侧部位的大余量，然后对叶片型面进行分段铣削； 步骤2 :将叶片型面划分成若干切削区域； 步骤3 :分析叶片尺寸，计算叶片型面加工可用的刀具直径并选择合适的铣刀； 步骤4 :规划加工方法及加工路线； 首先采用U钻预开槽去除两叶片之间进排气边边缘部位余量，然后采用整硬端铣刀进行分段(按切削区域)插铣，最后采用端刀进行光整叶片； 步骤5 :编制数控程序并进行仿真验证，若仿真过程中出现干涉或过切，则返回步骤2，重新将叶片型面划分切削区域；否则，继续执行步骤6 ; 步骤6 :加工零件。有益效果 本专利技术在考虑叶片部位结构特点和尺寸、技术条件要求并保证加工系统刚性的情况，合理设置切削区域，选择整硬端铣刀，采用U钻预开槽进排气部位、四轴整硬端刀插铣和光整加工相结合的方法，成功解决了窄流道钛合金整体叶轮粗开槽数控铣加工难题。本专利技术提供的可行有效的窄流道整体叶轮粗开槽数控铣加工方法，易于实现，容易掌握，解决了窄流道钛合金整体叶轮粗开槽数控铣加工难题，同时也拓宽了整硬端铣刀的使用范围。附图说明图I为本专利技术的实施例I的待加工零件的去除大余量区域示意 图2为本专利技术的实施例I的待加工叶片的划分切削区域示意 图3为本专利技术的实施例I的窄流道整体叶轮粗开槽的插铣区域示意图；图4为本专利技术的实施例I的窄流道整体叶轮粗开槽刀具轨迹示意 图5为本专利技术的实施例2的待加工叶片的划分切削区域示意 其中，I-玉米铣刀去除大余量区域，2-大型钛合金窄流道整体叶轮叶片的切削区域第一段，3-大型钛合金窄流道整体叶轮叶片的切削区域第二段，4-大型钛合金窄流道整体叶轮叶片的切削区域第三段，5-端刀插铣区域，6-U钻预开槽区域，7-中型钛合金窄流道整体叶轮叶片的切削区域第一段，8-中型钛合金窄流道整体叶轮叶片的切削区域第二段,9-中型钛合金窄流道整体叶轮叶片的切削区域第三段，10-中型钛合金窄流道整体叶轮叶片的切削区域第四段。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的两个实施例做详细说明。 实施例I 本实施例为某大型钛合金窄流道整体叶轮粗开槽工序加工试验，该大型钛合金整体叶轮直径尺寸约630mm，叶片数量为78片，叶片之间夹角为4. 615° ;叶片长度约41mm，宽度约38mm，粗开槽后相邻叶片间距离为I Imm左右。采用窄流道整体叶轮粗开槽数控铣加工方法对上述钛合金整体叶轮进行粗开槽数控铣加工的，包括如下步骤 步骤I :根据零件的待加工部位的结构和尺寸，确定加工方案采用大直径铣刀去除叶轮叶片进排气边边缘外侧的大余量，然后采用插铣方式对叶片型面进行分段铣削； 本实施例中，叶轮叶片之间夹角为4. 615° ;叶片长度约41mm，宽度约38mm，粗开槽后相邻叶片间距离为Ilmm左右，考虑到粗开槽前毛坯为环形锻件及加工时装夹方式，对进、排气边边缘外侧部位采用￠40玉米铣刀去除大余量，同时，考虑加工时叶片刚性，采用分段铣削的方法对叶片型面进行铣削加工；采用铣刀去除叶轮叶片进排气边边缘外侧的大余量的区域如图I所示，其中的1、2均为采用￠40玉米铣刀去除大余量的区域； 步骤2 :将叶片型面划分成若干切削区域； 本实施例中，将叶片型面共划分3段切削区域，切削长度比为I :0. 8 :0. 6 (叶尖至叶根方向)，如图2所示； 步骤3 :分析叶片尺寸，计算叶片型面加工可用的刀具直径并选择合适的铣刀； 通过MAX-AB软件通过分析和计算，确定使用刀具直径范围在￠10以内，本实施例选取小10和￠8两种整硬端铣刀进行粗开槽加工，两种刀具牌号为EC100B55/65-4C10R. 5T110和 EC080B35/45-4C08R. 5M80 ； 步骤4 :规划加工方法及加工路线； 由于零件材料为钛合金，并且粗开槽阶段的主要目的是去除大余量，考虑刀具结构特点，粗开槽加工采用U钻+插铣+光整相结合的方式进行首先采用02OU钻预开槽去除两叶片之间进排气边边缘部位余量，然后采用0 10整硬端铣刀进行分段(按切削区域)插铣，最后采用￠8端刀进行光整叶片。由于叶根部位叶型扭曲变化大，并且空间狭窄，采用五轴联动光整流道的方式进行加工，如图3和图4所示。先采用0 2OU钻预开槽去除进排气边边缘部位余量的目的是为了避免插铣时出现满刀切削的现象，造成刀具急剧磨损，从而延长刀具使用寿命；具体加工路线如下 ￠40玉米铣刀铣加工进排气边外侧、0 2OU钻进/排气边预开槽、￠10端刀插铣第一段、￠8端刀光整第一段、￠10端刀插铣第二段、￠8端刀光整第二段、￠10端刀插铣第三段、￠8端刀光整第三段和￠8球刀光整流道； 步骤5 :编制数控程序并进行仿真验证，若仿真过程中出现干涉或过切，则重新将叶片型面划分切削区域或重新规划加工方法及加工路线；否则，继续执行步骤6 ; 本实施例利用整体叶轮专用编程软件MAX-AB对粗开槽加工过程进行编程，在选定的切削区域中建立并生成刀具轨迹。并将MAX-PAC计算出的刀具轨迹输入到UG软件中，利用UG后置生成数控加工程序，并使用Vericut软件对数控程序进行仿真，确保加工过程中无干涉、过切及碰撞。生成的数控程序如下 ;%_N_SAE00378_MPFN03 T=〃D10R0. 5〃N04TCN0022 GOl X-4. 63 Y15. 64 Z330. 36 AO. 0 B3.149 F200. M08N0023 X-4. 02 Z319.22N0024 Z304. 22 F128.N0025 Z319. 22 F1000.N0026 G64 GOO X-4. 54 Y15. 56 B3.216N0027 Z319. 21N0046 GOl X-9. 73 Y14. 7 Z319.07 B3.885 F200.N0047 Z304. 07 F137.N0048 Z319. 07 F1000.N0049 G00 X-9. 97 Y14. 57 B3.905N0050 Z319.06N1071 GOl X-58. 72 Y-18. 21 B14. 41 F200.N1072 Z297. 88 F145.N1073 Z312. 88 F1000.N1074 X-61. 14 Z322. 28N130 G0Z800NI50 X0Y0M09N160 M05N170 M30 步骤6 :加工零件； 本实施例选用五坐标加工中心，按工艺文件装夹找正零件，设定加工坐标系并根据数控工步卡要求进行零件的加工。实施例2 本实施例为某中型钛合金窄流道整体叶轮粗开槽工序加工试验，该中型钛合金整体叶轮直径尺寸约420mm，叶片数量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种窄流道整体叶轮粗开槽数控铣加工方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：根据零件的待加工部位的结构和尺寸，确定加工方案：采用大直径铣刀去除叶轮叶片进排气边边缘外侧部位的大余量，然后对叶片型面进行分段铣削；步骤2：将叶片型面划分成若干切削区域；步骤3：分析叶片尺寸，计算叶片型面加工可用的刀具直径并选择铣刀；步骤4：规划加工方法及加工路线；加工方法及加工路线具体是：首先采用U钻预开槽去除两叶片之间进排气边边缘部位余量，然后采用整硬端铣刀进行分段插铣，最后采用端刀或球刀进行光整叶片；步骤5：编制数控程序并进行仿真验证，若仿真过程中出现干涉或过切，则返回步骤2，重新将叶片型面划分切削区域；否则，继续执行步骤6；步骤6：加工零件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李丹，李家永，胡晓群，岳召启，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：