整体叶轮的数控加工工艺过程主要有6大步骤:(1)锻造毛坯;(2)数控车削粗加工出回转体形状;(3)五轴数控机床铣削加工叶片型面;(4)轮毂表面数控车削精加工;(5)叶片型面的光整加工(砂带磨削、手工抛光);(6)其间穿插多次热处理和检验工序。
其中,五轴数控机床铣削加工叶片型面工序由以下工步组成:(1)气道开槽粗加工;(2)气道扩槽粗加工;(3)叶片型面粗加工;(4)气流通道扩槽铣削半精加工;(5)叶片曲面的铣削半精加工;(6)气流通道扩槽铣削精加工;(7)叶片曲面的'铣削精加工;(8)叶片及轮毂之间的清根铣削。
五轴铣削加工的几个关键工序分析
开槽加工及切削方向的确定:叶轮的毛坯为回转体形状,叶片间的气道经粗加工开通,形成通道,为加工叶片做好准备。开槽加工中槽的位置宜选在气流通道的中间位置,多分为上下两个部分加工,应注意两部份刀路衔接问题。刀路平行于气流通道,并保证槽底与轮毂表面留有一定的加工余量。一般采用圆
柱形玉米铣刀或圆柱形立铣刀铣削加工,由于气道宽度不等,所以在刀具直径方面应在下部宽阔处采用大直径刀具、上部狭窄处采用小直径刀具的方法,如图2所示。
叶轮气道的扩槽粗加工及叶型粗加工:采用球头铣刀,扩槽及轮毂底面粗加工在一次加工中完成,且叶型的粗加工一并完成,可以提高工作效率。走刀方式与开槽加工方式相同。从开槽位置开始,从中心向外缘往两边叶片扩槽,扩槽加工要保证叶型为后续半精和精加工留有足够余量。考虑到生产效率,粗加工时走刀行宽应取大些。
叶片曲面的半精、精加工:叶片曲面的半精、精加工采用球头铣刀。均采用侧刃切削方式,其中,半精加工采用如图3所示的环切方式,精加工采用图4所示的切入切出方式,以提高表面质量。应注意每次加工的背吃刀量不宜过大,可采用2到3次以上的分层铣削加工。考虑到被加工表面的加工质量,走刀行宽应取小些。
叶片及轮毂之间的圆角清根采用多种球头铣刀,应注意刀具直径与圆角的匹配.
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