一種大型軸流式整體葉輪加工方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種大型軸流式整體葉輪加工方法，其特征在于，采用開式及閉式葉輪組合加工方法進行加工，其中葉輪的開式部分銑加工方法為：葉片積疊軸方向開式葉輪粗開槽+螺旋銑精銑加工，葉輪閉式部分銑加工方法為：發(fā)動機軸線方向粗開槽+往復(fù)式精銑加工。即在葉型的前半段進行開槽+螺旋銑，葉型的后半段至葉根為對接開槽+往復(fù)銑削。該方法能夠提高大型軸流式整體葉輪加工效率，提高葉片部位表面質(zhì)量并降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種大型軸流式整體葉輪加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械制造領(lǐng)域，特別提供一種大型軸流式整體葉輪的新型加工方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著航空發(fā)動機推重比要求的提高，大型軸流式整體葉輪的應(yīng)用越來越廣泛，大型軸流式整體葉輪雖然是開放結(jié)構(gòu)，但由于葉片尺寸超大，葉片最大長度約300mm，最大寬度尺寸約219mm，最大扭角62° ,易受力變形，開敞性差，是一種典型的寬弦、大扭角、長懸臂、窄深腔結(jié)構(gòu)，其數(shù)控銑加工難度非常大，加工特點有:加工用刀具長徑比大(如按常規(guī)采用開式葉盤的單側(cè)銑加工工藝，則銑削刀具可長達350mm左右)，加工過程中葉片懸臂與刀具耦合振動極為嚴(yán)重，大扭角及窄深腔結(jié)構(gòu)造成了加工用刀具產(chǎn)生嚴(yán)重干涉及刀具直徑的急劇減小，同時又間接增大了刀具長徑比。隨著刀具長徑比的急劇增大，刀具與葉片懸臂的耦合振動嚴(yán)重降低了葉片表面的銑加工質(zhì)量，降低了加工效率，同時，由于加工中振動的加大，刀具壽命也急劇縮短，又直接增加了刀具成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種大型軸流式整體葉輪加工方法，該方法能夠提高大型軸流式整體葉輪加工效率,提高葉片部位表面質(zhì)量并降低生產(chǎn)成本。
[0004]本發(fā)明具體提供了一種大型軸流式整體葉輪加工方法，其特征在于，采用開式及閉式葉輪組合加工方法進行加工，其中葉輪的開式部分銑加工方法為:葉片積疊軸方向開式葉輪粗開槽+螺旋銑精銑加工，葉輪閉式部分銑加工方法為:發(fā)動機軸線方向粗開槽+往復(fù)式精銑加工。即在葉型的前半段進行開槽+螺旋銑，葉型的后半段至葉根為對接開槽+往復(fù)銑削。
[0005]粗開槽:由于材料去除率較大，增大了葉片部位機械加工殘余應(yīng)力，為了減小消除應(yīng)力熱處理后零件變形造成的損失，在流道和葉身各表面留2mm余量。開式部分銑加工方法為葉片積疊軸方向粗開槽(占加工區(qū)域的60%)，閉式部分銑加工方法采用發(fā)動機軸線方向鉆銑加粗開槽(占加工區(qū)域的40%，包含流道部位)。
[0006]精銑加工:分為半精加工和精加工兩部分。半精銑給精銑留0.2mm余量，考慮到加工過程中由于刀具的磨損及隨著刀具長徑比的增大造成的讓刀現(xiàn)象，精銑加工時葉片采用無余量方式加工。開式部分銑加工方法為葉片積疊軸方向螺旋半精銑加螺旋精銑(占加工區(qū)域的65%)，閉式部分銑加工方法采用發(fā)動機軸線方向往復(fù)式半精銑加往復(fù)式精銑加工(占加工區(qū)域的35%，包含流道部位)。
[0007]在葉輪開式部分銑加工過程中，由于葉片前后緣部分刀軸變化太大，刀具受理較為復(fù)雜，嚴(yán)重縮短了刀具壽命，因此，粗開槽不包括葉片前后緣的加工，葉片前后緣采用帶4°錐度的四刃或六刃整體硬質(zhì)合金球頭銑刀進行精銑加工。采用4°錐度球頭銑刀的優(yōu)點是該銑刀可進行返磨多次使用，且返磨合格率可達到100%。極大的降低了銑加工刀具成本。[0008]本發(fā)明所述大型軸流式整體葉輪加工方法的具體加工過程如下:
[0009](I)粗銑開式加工:①區(qū)域采用葉片沿積疊軸方向4粗開槽加工，采用小切深、大進給面銑加工技術(shù)加工，該部分粗開槽不包含葉片前后緣的加工，前后緣采用球頭銑刀沿葉型方向光整加工；
[0010]采用小切深、大進給面銑加工技術(shù)，取代了以前鉆銑加螺旋銑光整加工方式。通過試驗驗證，圓錐面單向銑:從后緣到前緣、先葉盆后葉背順逆組合銑刀片消耗最小，線速度可達60m/min。但由于葉片前后緣部分刀軸變化太大,刀具受力較為復(fù)雜,嚴(yán)重縮短了面銑刀的刀具壽命，因此，該部分粗開槽不包含葉片前后緣的加工，前后緣采用球頭銑刀沿葉型方向光整加工。面銑刀刀具結(jié)構(gòu)圖見附圖2，走刀軌跡見附圖3。
[0011](2)粗銑的閉式加工:②③區(qū)域采用沿發(fā)動機軸線方向5對接銑，采用鉆銑加粗開槽方式加工，鉆銑加工是為了避免粗開槽時非切削部位的干涉問題，粗開槽采用小切深、大進給面統(tǒng)光整技術(shù),采用U型刀具軌跡,線速度可達60m/min,走刀軌跡見附圖4 ；
[0012](3)精銑開式加工:①區(qū)域采用沿積疊軸方向4螺旋式加工，全部采用Φ16帶4°錐度的四刃或六刃整體硬質(zhì)合金球頭銑刀加工，線速度可達140m/min。帶4°錐度的四刃或六刃整體硬質(zhì)合金球頭銑刀結(jié)構(gòu)圖見附圖5，走刀軌跡見附圖6 ；
[0013](4)精銑的閉式加工:②③區(qū)域采用沿發(fā)動機軸線方向5往復(fù)式加工，采用4°錐度的四刃或六刃整體硬質(zhì)合金球頭銑刀往復(fù)加工，線速度可達140m/min。走刀軌跡見附圖7。
[0014]本發(fā)明采用開式葉輪+閉式葉輪的組合數(shù)控銑削加工工藝滿足了長懸臂、大扭角、寬弦葉片以及非線性流道開式整體葉輪加工需求，粗銑加工周期提高50%，精銑加工周期提高55%。該方案具有節(jié)約刀具設(shè)計和制造成本與周期的優(yōu)點，并增強刀具剛性。精銑采用錐度整硬球刀可以進行20次以上的返磨利用，節(jié)省精銑刀具費用達60%以上，總刀具節(jié)省費用在35%左右。精銑后表面粗糙度由原來的Ra3.2提高到現(xiàn)在的Ral.6。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1加工區(qū)域及方向示意圖；
[0016]圖2面銑刀具及刀片放大圖；
[0017]圖3開式粗開槽面銑刀走刀軌跡；
[0018]圖4閉式粗開槽面銑刀走刀軌跡；
[0019]圖5帶4°錐度球頭銑刀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6精銑開式螺旋銑走刀軌跡；
[0021]圖7精銑開式往復(fù)式走刀軌跡。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]大型軸流式整體葉輪具體加工過程如下:
[0024](I)粗銑開式加工:如圖1所示，①區(qū)域采用葉片沿積疊軸方向4粗開槽加工，采用小切深、大進給面銑加工技術(shù)加工，該部分粗開槽不包含葉片前后緣的加工，前后緣采用球頭銑刀沿葉型方向光整加工；所用面銑刀刀具結(jié)構(gòu)圖見圖2，走刀軌跡見圖3。[0025](2)粗銑的閉式加工:②③區(qū)域采用沿發(fā)動機軸線方向5對接銑，采用鉆銑加粗開槽方式加工，粗開槽采用小切深、大進給面銑光整技術(shù)，采用U型刀具軌跡，走刀軌跡見圖4 ；
[0026](3)精銑開式加工:①區(qū)域采用沿積疊軸方向4螺旋式加工，全部采用Φ 16帶4°錐度的四刃或六刃整體硬質(zhì)合金球頭銑刀(結(jié)構(gòu)見圖5)加工，走刀軌跡見圖6 ；
[0027](4)精銑的閉式加工:②③區(qū)域采用沿發(fā)動機軸線方向5往復(fù)式加工，采用4°錐度的四刃或六刃整體硬質(zhì)合金球頭銑刀往復(fù)加工，走刀軌跡見圖7。
[0028]加工所得葉輪其表面粗糙度由原來的Ra3.2提高到Ral.6，整體加工效率提高50%。
[0029]上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大型軸流式整體葉輪加工方法，其特征在于，采用開式葉輪及閉式葉輪組合銑加工方法進行加工，其中葉輪的開式部分銑加工方法為:葉片積疊軸方向開式葉輪粗開槽+螺旋銑精銑加工，葉輪閉式部分銑加工方法為:發(fā)動機軸線方向粗開槽+往復(fù)式精銑加工。
2.按照權(quán)利要求1所述大型軸流式整體葉輪加工方法，其特征在于:在粗開槽時，在流道和葉身各表面留2mm余量。
3.按照權(quán)利要求1所述大型軸流式整體葉輪加工方法，其特征在于:所述精銑加工分為半精加工和精加工兩部分，其中半精加工給精加工留0.2mm余量，精加工時葉片采用無余量方式加工。
4.按照權(quán)利要求1所述大型軸流式整體葉輪加工方法，其特征在于:在葉輪的開式部分銑加工方法中，粗開槽不包括葉片前后緣的加工。
5.按照權(quán)利要求1或4所述大型軸流式整體葉輪加工方法，其特征在于:在葉輪的開式部分銑加工方法中，葉片前后緣采用帶4°錐度的四刃或六刃整體硬質(zhì)合金球頭銑刀進行精銑加工。
6.按照權(quán)利要求1所述大型軸流式整體葉輪加工方法，其特征在于，具體加工過程如下: (1)粗銑開式加工:①區(qū)域采用葉片沿積疊軸方向4粗開槽加工，采用小切深、大進給面銑加工技術(shù)加工，該部分粗開槽不包含葉片前后緣的加工，前后緣采用球頭銑刀沿葉型方向光整加工； (2)粗銑的閉式加工:②③區(qū)域采用沿發(fā)動機軸線方向5對接銑，采用鉆銑加粗開槽方式加工，粗開槽采用小切深、大進給面銑光整技術(shù)，采用U型刀具軌跡； (3)精銑開式加工:①區(qū)域采用沿積疊軸方向4螺旋式加工，全部采用Φ16帶4°錐度的四刃或六刃整體硬質(zhì)合金球頭銑刀加工； (4)精銑的閉式加工:②③區(qū)域采用沿發(fā)動機軸線方向5往復(fù)式加工，采用4°錐度的四刃或六刃整體硬質(zhì)合金球頭銑刀往復(fù)加工。
【文檔編號】B23C3/18GK103611974SQ201310626731
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】張積瑜, 孫玉民, 陳亞莉, 楊易, 劉愈 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責(zé)任公司