CN103100742B - 一种枞树形叶根的粗铣加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种枞树形叶根的粗铣加工方法，其能解决现有粗铣加工方法中存在的加工效率低、成本高的问题。其包括以下步骤：（1）确立四轴卧式数控铣床的加工坐标系，作加工驱动辅助面；（2）计算出沿叶根枞树外形和中间体外形的加工轨迹，用牛鼻圆刀片立铣刀铣削叶根加工台阶面；（3）计算铣枞树外形中深槽的加工轨迹，采用圆刀片盘铣刀在所述叶根加工台阶面的基础上加工枞树形叶根的深槽；（4）计算出成型齿型刀的分层加工轨迹，用成型齿型刀加工枞树形叶根齿型。

Description

一种枞树形叶根的粗铣加工方法
技术领域
本发明涉及叶片加工技术领域，尤其是涉及汽轮机叶片加工技术领域，具体为一种枞树形叶根的粗铣加工方法。
背景技术
叶根的作用是作为工件的定位基面与汽轮机主轴轮盘卡槽紧配合，末级叶片大多采用枞树形叶根紧固方式，枞树形叶根承载能力强，装拆方便。其形状设计为由若干变曲度曲面连接形成,各曲面间采用圆弧过渡。加工要求极精密的工艺，以保证很均匀的叶根各齿的载荷分布和所有汽轮机转子上的叶片与轮槽的配合达到全部可互换性。
现有枞树形叶根的粗铣加工是通过四轴卧式数控铣床，先用三粒齿玉米铣刀9加工叶根内背台阶面和中间体10，然后再用成型齿刀加工内背弧齿形，如果叶根中间体带有角度还必须定制折钢角度铣刀进行加工。见图1和图2，其玉米铣刀加工叶根内背台阶面时采用刀具低转速低进给的切削方式，其转速为550 rpm～650rpm，进给速度为250mm/pm～400mm/pm，其切削深度长，切削深度达到20mm～40mm,根据毛坯大小一个台阶侧面走3～4层，每层切削3mm，故其加工时,切削量大，叶片振动大、机床负载高，噪音响，且刀具崩刀和烧刀现象频发，刀具使用寿命短，这也使得机床故障率较高，且加工时间长、加工成本高。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种枞树形叶根的粗铣加工方法，其能解决现有粗铣加工方法中存在的加工效率低、成本高的问题。
其技术方案是这样的，其特征在于：
其包括以下步骤：
（1）确立四轴卧式数控铣床的加工坐标系，作加工驱动辅助面；
（2）计算出沿叶根枞树外形和中间体外形的加工轨迹，用牛鼻圆刀片立铣刀铣削叶根加工台阶面；
（3）计算铣枞树外形中深槽的加工轨迹，采用圆刀片盘铣刀在所述叶根加工台阶面的基础上加工枞树形叶根的深槽；
（4）计算出成型齿型刀的分层加工轨迹，用成型齿型刀加工枞树形叶根齿型。
其进一步特征在于：
根据叶根形状和加工工艺要求，作所述加工驱动辅助面，当工艺要求只加工叶根内背弧齿形，则作内背弧方向的驱动平面，当工艺要求加工整个叶根，则作包容叶根四周的连续驱动曲面；所述牛鼻立铣刀加工刀路为螺旋式连续加工轨迹，没有空刀行程；
所述驱动辅助面，是在驱动面上创建网状的驱动点阵列，驱动点沿指定的投影矢量投射到枞树形叶根上，生成所述刀具加工轨迹；驱动面可以对刀具的走向和投影矢量进行控制，减少空刀和抬刀行程，尽可能缩短每把刀的加工轨迹，减少加工时间；
采用所述牛鼻立铣刀加工叶根加工台阶面，所述牛鼻立铣刀为四粒齿牛鼻立铣刀，其切削深度为1.5mm～5mm，转速1400rpm～1600rpm，进给速度为2000mm/pm～4000mm/pm；
采用所述盘铣刀加工枞树形叶根深槽时，所述盘铣刀为十粒齿圆刀片盘铣刀，其切削深度为1.5mm～2.5mm，转速300rpm～450rpm，进给速度为600 mm/pm～2000mm／pm；
采用成型齿形刀分层加工枞树形叶根齿形时，每侧每侧层切削量为0.5mm～2mm，转速为80 rpm～120rpm，进给200 mm／pm～250mm／pm。
采用本发明方法进行枞树形叶根的粗铣加工，其有益效果在于：其先通过牛鼻圆刀片立铣刀加工台阶面，再采用圆刀片盘铣刀在台阶面基础加工枞树形叶根深槽，最后采用成型齿形刀分层加工枞树形叶根齿型，由于采用圆刀片小余量切削，切削深度仅为1.5mm～5mm,并且圆刀片较以往采用的玉米铣刀的方形刀片的使用率高，因而可以有效延长刀具使用寿命；且采用小余量切削方式，能有效避免崩刀与烧刀现象，也有效降低了机床的切削功率，减少机床故障率，降低加工成本；另外其牛鼻立铣刀加工叶根加工台阶面、盘铣刀加工枞树形叶根深槽时采用刀具高转速高进给的切削方式，能够大大减少切削时间，提高加工效率。
附图说明
图1为枞树形叶根结构示意图；
图2为现有采用玉米铣刀加工叶根内背台阶面示意图；
图3为本发明中采用牛鼻圆刀片立铣刀加工台阶面示意图；
图4为本发明中采用圆刀片盘铣刀加工枞树形叶根深槽示意图；
图5为本发明中采用成型齿刀分层加工枞树形叶根齿形示意图。
图6为本发明中牛鼻圆刀片立铣刀加工台阶面时，内背弧方向的驱动平面示意图。
图7为本发明中牛鼻圆刀片立铣刀加工台阶面时，包容叶根四周的驱动曲面示意图。
具体实施方式
一种枞树形叶根的粗铣加工方法，首先确立四轴卧式数控铣床的加工坐标系，作加工驱动辅助面，当工艺要求只加工叶根内背弧齿形，则作内背弧方向的驱动平面4，见图6，当工艺要求加工整个叶根，则作包容叶根四周的连续驱动曲面5，见图7；牛鼻立铣刀加工刀路为螺旋式连续加工轨迹，没有空刀行程；驱动辅助面，是在驱动面上创建网状的驱动点阵列，驱动点沿指定的投影矢量投射到枞树形叶根上，生成所述刀具加工轨迹；驱动面可以对刀具的走向和投影矢量进行控制，减少空刀和抬刀行程，尽可能缩短每把刀的加工轨迹，减少加工时间；然后计算出沿叶根枞树外形和中间体外形的加工轨迹，用牛鼻圆刀片立铣刀1铣削叶根外轮廓台阶面6，牛鼻立铣刀为四粒齿牛鼻立铣刀，见图3，其切削深度为1.5mm～5mm，转速1400rpm～1600rpm，进给速度为2000mm/pm～4000mm/pm；再计算铣枞树外形中深槽的加工轨迹，采用圆刀片盘铣刀2在所述叶根外轮廓台阶面的基础上加工枞树形叶根深槽7，盘铣刀为十粒齿圆刀片盘铣刀，见图4，切削深度为1.5mm～2.5mm，转速300rpm～450rpm，进给600 mm/pm～2000mm/pm；最后再计算出成型齿型刀的分层加工轨迹，用成型齿型刀3加工枞树形叶根齿型8，见图5，每侧每侧层切削量为0.5 mm～2.0mm，转速为80 rpm～120rpm，进给200 mm/pm～250mm/pm。

Claims (1)

1.一种枞树形叶根的粗铣加工方法，其特征在于：其包括以下步骤：
（1）确立四轴卧式数控铣床的加工坐标系，作加工驱动辅助面；
（2）计算出沿叶根枞树外形和中间体外形的加工轨迹，用牛鼻圆刀片立铣刀铣削叶根加工台阶面；
（3）计算铣枞树外形中深槽的加工轨迹，采用圆刀片盘铣刀在所述叶根加工台阶面的基础上加工枞树形叶根的深槽；
（4）计算出成型齿型刀的分层加工轨迹，用成型齿型刀加工枞树形叶根齿型；
根据叶根形状和加工工艺要求，作所述加工驱动辅助面，当工艺要求只加工叶根内背弧齿形，则作内背弧方向的驱动平面，当工艺要求加工整个叶根，则作包容叶根四周的连续驱动曲面；所述牛鼻立铣刀加工刀路为螺旋式连续加工轨迹，没有空刀行程；采用所述牛鼻立铣刀加工叶根加工台阶面，其切削深度为1.5mm～5mm，转速1400rpm～1600rpm，进给速度为2000mmpm～4000mmpm；采用所述盘铣刀加工枞树形叶根深槽时，切削深度为1.5mm～2.5mm，转速300rpm～450rpm，进给速度为600 mmpm～2000mmpm；采用成型齿形刀分层加工枞树形叶根齿形时，每侧层切削量为0.5mm～2mm，转速为80 rpm～120rpm，进给速度为200 mmpm～250mmpm。
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