CN111373866B - 一种钛合金离心式叶轮的加工方法 - Google Patents
一种钛合金离心式叶轮的加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111373866B CN111373866B CN201010051644.5A CN201010051644A CN111373866B CN 111373866 B CN111373866 B CN 111373866B CN 201010051644 A CN201010051644 A CN 201010051644A CN 111373866 B CN111373866 B CN 111373866B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blade
- edge
- impeller
- channel
- cutter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种钛合金离心式叶轮的加工方法，所述叶轮由叶背、前缘、叶盆、轮毂、后缘构成，前缘为进气边方向，后缘为出气边方向，叶背与叶盆间为流道(通道)。包括以下步骤：锻压钛合金毛坯、车削经过锻压的钛合金毛坯、采用三角式走刀进行叶轮通道部分的开粗加工、采用避让前后缘的螺旋式点铣方式进行叶轮通道部分的半精加工、采用避让前后缘的螺旋式点铣方式叶轮通道部分的精加工、精车叶轮其他尺寸、磨粒流精磨叶轮表面。本发明能够保证叶轮的尺寸满足叶轮设计要求，加工效率高，并且能有效的控制颤振，可获的好的表面质量，极具推广价值。
Description
技术领域
本发明属于动力装置领域，尤其涉及一种钛合金离心式叶轮的加工方法。
背景技术
钛合金离心式叶轮作为动力装置中的关键零件，其被广泛的应用于航空、航天、动力、电力等领域，其加工技术一直是动力机械制造业中的一个重要课题。钛合金离心式叶轮从其几何结构特点可以看出，其具有结构复杂，薄壁等特点，并且其从毛坯到成品的加工过程中，材料去除率达到了70％～90％；从其材料特性上看，其材料为钛合金，因钛合金具有比强度高、热强度高、导热性差等特点，造成叶轮在加工过程中，存在切削力大、切削温度高、切削效率低等问题。因此在传统的钛合金离心式叶轮的加工中存在加工效率低、切削过程中发生颤振、变形、加工精度低、表面质量差等问题。传统的叶轮加工方法中，在粗加工阶段，采用沿流道方向从出气边向进气边单向切削的方法进行开粗加工，切削效率较低。在半精与精加工阶段，通常采用两种方式，一种为采用先铣完叶盆后铣叶背或铣完叶背后铣叶盆方式铣削完叶片后，再铣削前后缘的方式，这种方式容易造成切削过程中，当切削完叶片单面后，叶片强度降低，在切削另一面时发生颤震现象，在铣削结束后，容易因切削应力释放不均匀使零件叶片发生变形；另一种采用螺旋铣削的方式，这种方式容易在铣削前后缘时，线速度变化过快，发生颤震现象。
发明内容
本发明目的是提供一种钛合金离心式叶轮的加工方法，它能克服现有的加工方法中粗加工效率低，半精加工与精加工颤振现象严重，零件变形，加工精度低，表面质量差等现有加工方法的缺点。
为了克服上述缺点，本发明采用如下技术方案：一种钛合金离心式叶轮的加工方法，叶轮加工使用五轴数控机床，通道开粗加工根据离心式叶轮的特点采用三角式走刀进行加工，半精加工与精加工则采用避让前后缘的螺旋式点铣加工。包括以下步骤：
步骤1，锻压钛合金毛坯；
步骤2，车削经过锻压的钛合金毛坯；
车削出叶轮回转体的基本形状，并将叶轮叶尖回转体外轮廓精车到最终尺寸。
步骤3，采用三角式走刀进行叶轮通道部分的开粗加工；
根据通道尺寸，刀具选择通道可容纳的最大尺寸整体硬质合金立铣刀，根据叶轮通道从进气边前缘到出气边后缘尺寸逐渐增大的特点，开粗加工即刀具从通道右侧叶片叶盆的出气边后缘向进气边前缘方向铣削叶盆，在铣削完叶盆时，不需抬刀直接铣削通道左侧叶片的叶背，刀具从通道左侧叶片的叶背进气边前缘向出气边后缘方向铣削叶背，在铣削完叶背后仍不需抬刀，继续铣削右侧叶片的叶盆，即在通道内根据通道的结构特点采用循环式的三角式走刀方式进行切削，采用三角式刀位轨迹进行切削可以节省切削过程中的走刀空行程时间，并且始终保持为顺铣，可快速平稳的去除余量。
步骤4，采用避让前后缘的螺旋式点铣方式进行叶轮通道部分的半精加工；
根据通道和叶片根部倒圆半径，刀具选择通道可容纳的最大尺寸整体硬质合金球头刀，根据叶片的本身薄壁特点，叶身半精加工采用避让前后缘的螺旋式点铣方式加工，即刀具在同一叶片上，从叶盆的出气边后缘向进气边前缘方向铣削，在铣削完叶盆后，将刀具走出叶片的切削范围，然后在同一叶片上以螺旋的方式旋转到叶背一侧，沿叶背进气边前缘向出气边后缘方向继续切削，直至切削出后缘，并继续以螺旋方式转到叶盆一侧继续切削，避让前后缘的螺旋式点铣加工对前后缘不进行加工，可有效控制传统螺旋走刀切削前后缘时线速度急剧变化所造成的切削颤振等现象，在对叶身加工完成后沿叶片前缘半径的法向进行前缘的精加工，最后沿进气边向出气边方向半精铣轮毂。
步骤5，采用避让前后缘的螺旋式点铣方式叶轮通道部分的精加工；
根据通道和叶片根部倒圆半径，刀具选择适当尺寸的整体硬质合金球头刀，在叶身上沿流线方向采用避让前后缘的螺旋式点铣方式进行精加工，在对叶身精加工完成后沿叶片前缘半径的法向进行前缘的精加工，然后沿进气边向出气边方向精铣轮毂，最后对叶片根部进行清根加工，即采用小于流道和叶片相接部分的最小倒园半径的球头刀对倒圆部分进行点铣加工。
步骤6，精车叶轮其他尺寸；
步骤7，磨粒流精磨叶轮表面。
本发明具有如下有益效果：
1、采用三角式走刀进行叶轮通道部分的开粗加工大幅提升开粗加工效率。由于叶轮加工的材料去除主要在通道的开粗阶段，所以叶轮加工的整体效率得到大幅提升。
2、采用避让前后缘的螺旋式点铣方式与独立加工前缘的方式，可以有效抑制在铣削前缘加工时的颤振现象，并通过同时加工叶身的叶盆和叶背，有效的控制了叶片的变形。
3通过磨粒流加工叶片可获得好的表面粗糙度。
附图说明
图1为本发明的加工流程图；
图2为离心叶轮的结构图；
图3为三角式加工方式刀位轨迹示意图；
图4为避让前后缘式的点铣加工方式刀位轨迹示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
如图1至4，本发明的一种钛合金离心式叶轮加工方法，所述叶轮由叶背、前缘、叶盆、轮毂、后缘构成，前缘为进气边方向，后缘为出气边方向，叶背与叶盆间为流道(通道)。叶轮加工使用五轴数控机床，通道开粗加工根据离心式叶轮的特点采用三角式走刀进行加工，半精加工与精加工则采用避让前后缘的螺旋式点铣加工方式。它包括以下步骤：
步骤1，锻压钛合金毛坯；
步骤2，车削经过锻压的钛合金毛坯；
车削出叶轮回转体的基本形状，并将叶轮叶尖回转体外轮廓精车到最终尺寸。
步骤3，采用三角式走刀进行叶轮通道部分的开粗加工工；
根据通道尺寸，刀具选择通道可容纳的最大尺寸整体硬质合金立铣刀，根据叶轮通道4从进气边前缘2到出气边后缘5尺寸逐渐增大的特点，开粗加工即刀具从通道4右侧叶片叶盆3的出气边后缘5向进气边前缘2方向铣削叶盆，在铣削完叶盆时，不需抬刀直接铣削通道左侧叶片的叶背，刀具从通道4左侧叶片的叶背进气边前缘2向出气边后缘5方向铣削叶背，在铣削完叶背后仍不需抬刀，继续铣削右侧叶片的叶盆3，即在通道内根据通道4的结构特点采用循环式的三角式走刀方式进行切削，采用三角式刀位轨迹进行切削可以节省切削过程中的走刀空行程时间，并且始终保持为顺铣，可快速平稳的去除余量。
步骤4，采用避让前后缘的螺旋式点铣方式进行叶轮通道4部分的半精加工；
根据通道和叶片根部倒圆半径，刀具选择通道可容纳的最大尺寸整体硬质合金球头刀，根据叶片的本身薄壁特点，叶身半精加工采用避让前后缘2、5的螺旋式点铣方式加工，即刀具在同一叶片上，从叶盆3的出气边后缘5向进气边前缘2方向铣削，在铣削完叶盆后，将刀具走出叶片的切削范围，然后在同一叶片上以螺旋的方式旋转到叶背1一侧，沿叶背1进气边前缘2向出气边后缘5方向继续切削，直至切削出后缘5，并继续以螺旋方式转到叶盆3一侧继续切削，避让前后缘的螺旋式点铣加工对前后缘不进行加工，可有效控制传统螺旋走刀切削前后缘时线速度急剧变化所造成的切削颤振等现象，在对叶身加工完成后沿叶片前缘半径的法向进行前缘的精加工，最后沿进气边向出气边方向半精铣轮毂；
步骤5，采用避让前后缘的螺旋式点铣方式叶轮通道部分的精加工；
根据通道和叶片根部倒圆半径，刀具选择适当尺寸的整体硬质合金球头刀，在叶身上沿流线方向采用避让前后缘的螺旋式点铣方式进行精加工，在对叶身精加工完成后沿叶片前缘2半径的法向进行前缘的精加工，然后沿进气边向出气边方向精铣轮毂，最后对叶片根部进行清根加工，即采用小于流道和叶片相接部分的最小倒圆半径的球头刀对倒圆部分进行点铣加工。
步骤6，精车叶轮其他尺寸；
步骤7，磨粒流精磨叶轮表面。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (1)
1.一种钛合金离心式叶轮的加工方法，包括以下步骤：
步骤1，锻压钛合金毛坯；
步骤2，车削经过锻压的钛合金毛坯；
步骤3，采用三角式走刀进行叶轮通道部分的开粗加工；
根据通道尺寸，刀具选择通道可容纳的最大尺寸整体硬质合金立铣刀，根据叶轮通道从进气边前缘到出气边后缘尺寸逐渐增大的特点，开粗加工即刀具从通道右侧叶片叶盆的出气边后缘向进气边前缘方向铣削叶盆，在铣削完叶盆时，不需抬刀直接铣削通道左侧叶片的叶背，刀具从通道左侧叶片的叶背进气边前缘向出气边后缘方向铣削叶背，在铣削完叶背后仍不需抬刀，继续铣削右侧叶片的叶盆，即在通道内根据通道的结构特点采用循环式的三角式走刀方式进行切削；
步骤4，采用避让前后缘的螺旋式点铣方式进行叶轮通道部分的半精加工；
根据通道和叶片根部倒圆半径，刀具选择通道可容纳的最大尺寸整体硬质合金球头刀，根据叶片的本身薄壁特点，叶身半精加工采用避让前后缘的螺旋式点铣方式加工，即刀具在同一叶片上，从叶盆的出气边后缘向进气边前缘方向铣削，在铣削完叶盆后，将刀具走出叶片的切削范围，然后在同一叶片上以螺旋的方式旋转到叶背一侧，沿叶背进气边前缘向出气边后缘方向继续切削，直至切削出后缘，并继续以螺旋方式转到叶盆一侧继续切削；
步骤5，采用避让前后缘的螺旋式点铣方式叶轮通道部分的精加工；
根据通道和叶片根部倒圆半径，刀具选择适当尺寸的整体硬质合金球头刀，在叶身上沿流线方向采用避让前后缘的螺旋式点铣方式进行精加工，在对叶身精加工完成后沿叶片前缘半径的法向进行前缘的精加工，然后沿进气边向出气边方向精铣轮毂，最后对叶片根部进行清根加工，即采用小于流道和叶片相接部分的最小倒园半径的球头刀对倒圆部分进行点铣加工；
步骤6，精车叶轮其他尺寸；
步骤7，磨粒流精磨叶轮表面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010051644.5A CN111373866B (zh) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | 一种钛合金离心式叶轮的加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010051644.5A CN111373866B (zh) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | 一种钛合金离心式叶轮的加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111373866B true CN111373866B (zh) | 2012-10-17 |
Family
ID=71223043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010051644.5A Active CN111373866B (zh) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | 一种钛合金离心式叶轮的加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111373866B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107378406A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-11-24 | 重庆江增船舶重工有限公司 | 大型压气叶轮的加工方法及其工艺搭子结构 |
| CN114258454A (zh) * | 2019-08-30 | 2022-03-29 | 山崎马扎克公司 | 整合旋翼的制造方法及其叶片的切削加工程序和整合旋翼 |
| CN114406618A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 贵州新安航空机械有限责任公司 | 一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺 |
-
2010
- 2010-11-30 CN CN201010051644.5A patent/CN111373866B/zh active Active
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107378406A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-11-24 | 重庆江增船舶重工有限公司 | 大型压气叶轮的加工方法及其工艺搭子结构 |
| CN107378406B (zh) * | 2017-09-01 | 2023-08-15 | 重庆江增船舶重工有限公司 | 大型压气叶轮的加工方法及其工艺搭子结构 |
| CN114258454A (zh) * | 2019-08-30 | 2022-03-29 | 山崎马扎克公司 | 整合旋翼的制造方法及其叶片的切削加工程序和整合旋翼 |
| US11828182B2 (en) | 2019-08-30 | 2023-11-28 | Yamazaki Mazak Corporation | Method for producing integrally bladed rotor, program for cutting blade of integrally bladed rotor, and integrally bladed rotor |
| CN114258454B (zh) * | 2019-08-30 | 2024-04-26 | 山崎马扎克公司 | 整合旋翼的制造方法、存储介质和整合旋翼 |
| CN114406618A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 贵州新安航空机械有限责任公司 | 一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101590587A (zh) | 一种整体叶轮加工方法 | |
| CN103286525B (zh) | 一种模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法 | |
| CN106363374A (zh) | 一种复杂压气机转子叶片型面的数控加工方法及装置 | |
| CN102848160B (zh) | 一种波刃形立铣刀的加工方法 | |
| CN203061947U (zh) | 加工中心高效面铣刀 | |
| CN102126042B (zh) | 整体式三元流叶轮粗加工方法 | |
| CN202667760U (zh) | 单刀粗精铣同工步面铣刀 | |
| CN111373866B (zh) | 一种钛合金离心式叶轮的加工方法 | |
| CN101804478A (zh) | 枞树型叶根轮槽加工的复合铣刀 | |
| CN107931678A (zh) | 一种高温合金分半机匣锥形面高速铣加工方法 | |
| CN202411558U (zh) | 粗精一体加工的金刚石铰刀 | |
| CN201702397U (zh) | 一种铸型数控切削加工专用刀具 | |
| CN102950335A (zh) | 一种金属陶瓷铰刀 | |
| CN104625249A (zh) | 一种高效精铣空间螺杆齿廓的工艺及其设备 | |
| CN102069196A (zh) | 一种叶盘类零件薄壁叶片车削加工的方法 | |
| CN202045393U (zh) | 一种高精度小平面加工用刀具 | |
| CN205254205U (zh) | 组合式端面密封槽铣刀 | |
| CN103157843A (zh) | 一种小切深大进给整体叶轮粗开槽加工方法 | |
| CN202185629U (zh) | 铣弧形槽的立铣刀具 | |
| CN201157926Y (zh) | 轴承端面油槽专用铣刀 | |
| CN211248502U (zh) | 一种用于不锈钢材质零件的加工刀具 | |
| CN112676766B (zh) | 一种基于零点编程的钛合金壳体类零件高效加工方法 | |
| CN108620649B (zh) | 一种腔形薄壁件外圆斜槽的加工方法 | |
| CN209206491U (zh) | 一种复合粗精镗倒角刀具 | |
| CN203109323U (zh) | 一种可多次大改小再生利用的铣、削刀具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR03 | Grant of secret patent right | ||
| DC01 | Secret patent status has been lifted | ||
| DC01 | Secret patent status has been lifted |