CN114012369A - 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法 - Google Patents

一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114012369A
CN114012369A CN202111506499.XA CN202111506499A CN114012369A CN 114012369 A CN114012369 A CN 114012369A CN 202111506499 A CN202111506499 A CN 202111506499A CN 114012369 A CN114012369 A CN 114012369A
Authority
CN
China
Prior art keywords
impeller
turning
profile
finish
machining
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.)
Pending
Application number
CN202111506499.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王丽红
刘勇
邵志伟
王辉
姜东坡
冀文慧
孙涛
苑馨予
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hadian Power Equipment National Engineering Research Center Co Ltd
Original Assignee
Hadian Power Equipment National Engineering Research Center Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hadian Power Equipment National Engineering Research Center Co Ltd filed Critical Hadian Power Equipment National Engineering Research Center Co Ltd
Priority to CN202111506499.XA priority Critical patent/CN114012369A/zh
Publication of CN114012369A publication Critical patent/CN114012369A/zh
Priority to PCT/CN2022/119168 priority patent/WO2023103509A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及叶轮加工领域,公开了一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法,所述方法包括如下步骤:(1)毛坯料粗车叶轮轮廓,不开槽;(2)半精车叶轮轮廓,不开槽;(3)粗铣叶型;采用五轴数控加工中心对叶轮型线部位粗开槽,留余量3‑4mm;(4)初次半精车叶轮轮廓;半精车轮毂外圆轮廓留余量1‑2mm、精车轮毂小端面及小端面内孔至图纸要求尺寸,作为翻身找正的定位基准;叶轮轮廓型线部分留余量1‑2mm;(5)二次半精铣叶轮轮廓;铣叶轮轮廓型线部分至0.5‑0.8mm余量;(6)精车叶轮轮廓;叶轮移至数控车床,精加工叶轮轮廓外圆,不留余量,完成对叶轮的加工。本发明有效解决了现有技术叶轮加工困难、余量多难处理、加工精度不高的问题,具有操作简单,加工精度高的优点。

Description

一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法
技术领域
本发明属于叶轮加工领域,更具体地涉及一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法。
背景技术
叶轮作为径向透平膨胀机等设备的主要部件,其安全可靠地运行是保证机组正常工作的重要条件。叶轮的加工制造精度,以及工序安排的合理性,将影响叶轮工作的整体性能;叶轮的材质、形状、精度不同,决定了叶轮的加工难点、工艺方法各异。此叶轮带端面齿,工作特点是高速旋转,叶轮工作转速8300r/min;对零件动平衡及尺寸精度与形位公差要求极高,内腔形状复杂,加工难度极高。
发明内容
为解决现有技术叶轮加工困难、余量多难处理、加工精度不高、叶轮叶片单薄加工残余应力大的问题,本发明提供一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法。
本发明采用的具体方案为:一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法,所述方法包括如下步骤:
(1)毛坯料粗车叶轮轮廓,不开槽;
(2)半精车叶轮轮廓,不开槽;
(3)粗铣叶型;采用五轴数控加工中心对叶轮型线部位粗开槽,留余量3-4mm;;
(4)初次半精车叶轮轮廓;半精车轮毂外圆轮廓留余量1-2mm、精车轮毂小端面及小端面内孔至图纸要求尺寸,作为翻身找正的定位基准;叶轮轮廓型线部分留余量1-2mm;
(5)二次半精铣叶轮轮廓;铣叶轮轮廓型线部分至0.5-0.8mm余量;
(6)精车叶轮轮廓;叶轮移至数控车床,精加工叶轮轮廓外圆,不留余量,完成对叶轮的加工。
所述步骤(1)中毛坯料粗车叶轮轮廓,采用普通卧式车床粗车叶轮轮廓。
所述步骤(1)中毛坯料粗车叶轮轮廓中粗车的部位包括,粗车叶轮轮毂外圆轮廓、轮背侧型线、轮毂小端面、轮背侧工艺凸台、轮背侧基准孔及排气侧内孔。
所述步骤(1)毛坯料粗车叶轮轮廓完成后,进行超声波探伤,检测零件内部有无缺陷。
所述步骤(2)中半精车叶轮轮廓,采用三爪卡盘装夹轮背侧工艺凸台处进行精车。
所述步骤(2)中半精车叶轮的轮廓包括半精车外圆轮廓、叶轮轮廓型线、叶轮小端面及排气侧内孔。
所述步骤(3)粗铣叶型完成后进行去毛刺、去应力时效,将叶轮入电加热炉,加热温度180-190℃,保温6-8小时。
所述步骤(4)中初次半精车叶轮轮廓完成后,精铣端面齿,将叶轮固定在五轴加工中心上铣出端面齿的齿型,粗糙度为0.8。
完成所述完成对叶轮的加工前对叶轮进行磁粉探伤。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果:
1、本发明通过半精车叶轮轮廓、初次半精车叶轮轮廓、二次半精铣叶轮轮廓、精车叶轮轮廓完成了对叶轮的加工,分多次去叶轮轮廓外部型线余量的方式,避免叶轮气道部分的加工应力产生变形,多次的去余量,保证了加工出的叶轮的表面的粗糙度符合要求。
2、本发明在加工过程中采用超声波、磁粉探伤,保证了加工过程中叶轮内部无伤痕,简单便捷的检查机械加工的表面是否有缺陷,节约了生产成本。
附图说明
图1为本发明加工出的叶轮示意图;
图2为图1的侧视图。
具体实施方式
在下文将结合附图对本发明做进一步详细地说明,显然此处应该理解的是,所描述的实施方案不是全部的实施方案,仅用于解释说明本发明,而不限制本发明。
实施例1
本发明提供一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法,所述方法包括如下步骤:选用不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb锻件作为毛坯料。对毛坯料粗车轮廓,利用普通卧式车床粗车叶轮轮廓,粗车部位包括粗车叶轮轮毂外圆轮廓、轮背侧型线、轮毂小端面、轮背侧工艺凸台、轮背侧基准孔及排气侧内孔;对粗车后的叶轮轮廓进行超声波探伤,检测零件内部有无缺陷;半精车轮廓:三爪卡盘装夹轮背侧工艺凸台处,利用车削加工中心半精车叶轮轮廓,半精车叶轮轮廓具体包括半精车外圆轮廓、叶轮轮廓型线、叶轮小端面及排气侧内孔;粗铣叶型:利用五轴数控加工中心对叶轮型线部位粗开槽,即粗加工叶轮流道;留余量3mm;叶轮最薄处只有0.7mm,且叶片与叶片之间的间隙最小处只有11mm,初次开槽,去余量大,数控程序尽量采取局部去量法,而不是按叶轮型线走数控程序;钳工去毛刺;去应力时效,将叶轮入电加热炉,加热温度190℃,保温6小时。
初次半精车叶轮轮廓:采用三爪卡盘装夹在轮背侧工艺凸台处,在数控车床上精车叶轮轮廓,精车叶轮轮廓具体包括精车轮毂外圆轮廓、轮毂小端面及小端面内孔,保证形位公差要求;粗车轮毂大端面一小部分,用于翻面找正基准,装夹一次,实现小端外径与内孔同时精加工,同时为翻面加工提供基准,加工效率高,且工件定位准确,加工精度高;精车叶轮轮廓型线部分,留余量1mm;精铣端面齿:将叶轮固定在五轴加工中心上,铣出端面齿的齿型,粗糙度保证在0.8,同时,按照上诉加工方式,铣制与端面齿啮合的工装,用于后续机械加工的装夹定位、找正等;去毛刺,尖边倒角;检查:将主轴装夹在数控车床上,叶轮与主轴进行装配,液压工装拧紧叶轮连接螺栓,液压工装力28Mpa,检查叶轮的端面齿与工装的端面齿的接触面状态,接触面不低于80%;最终液压工装力32Mpa,保证连接螺栓伸长量在0.55-0.6mm内。
二次半精铣叶轮轮廓,精车主轴与叶轮合为一体,半精车叶轮轮廓型线部分外圆尺寸至0.5mm余量,检查外圆跳动量以及小端面跳动值在0.03之内;精铣:将叶轮从主轴中拆下,对端面齿做好保护,在数控五轴机床上精铣叶轮气道部分、叶轮叶片,保证尺寸及形位公差要求;将叶轮再移至数控车床,精加工叶轮轮廓外圆剩余0.5mm余量,此余量是为防止叶轮叶片和流道在铣削过程中发生变形,而在精车气道和叶片后再加工外圆;去除毛刺;利用三坐标测试机,对工件进行检验,检验所加工尺寸是否符合要求。
进行磁粉探伤,检查机械加工的表面是否有缺陷,不允许有发纹、裂纹等缺陷。动平衡:因动平衡时叶轮带有端面齿,轴向无法单独固定,采用工装夹持;叶轮的轮背处为去重位置,去重区域需打磨光滑,表面粗糙度达到要求。
最终检验,对表面质量进行检查,包括叶轮的尺寸、规格是否符合、表面是否有擦伤、表面是否有杂质;然后进行油封,入库。
实施例2
本发明提供一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法,所述方法包括如下步骤:选用不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb锻件作为毛坯料。对毛坯料粗车轮廓,利用普通卧式车床粗车叶轮轮廓,粗车部位包括粗车叶轮轮毂外圆轮廓、轮背侧型线、轮毂小端面、轮背侧工艺凸台、轮背侧基准孔及排气侧内孔;对粗车后的叶轮轮廓进行超声波探伤,检测零件内部有无缺陷;半精车轮廓:三爪卡盘装夹轮背侧工艺凸台处,利用车削加工中心半精车叶轮轮廓,半精车叶轮轮廓具体包括半精车外圆轮廓、叶轮轮廓型线、叶轮小端面及排气侧内孔;粗铣叶型:利用五轴数控加工中心对叶轮型线部位粗开槽,即粗加工叶轮流道;留余量4mm;钳工去毛刺;去应力时效,将叶轮入电加热炉,加热温度180℃,保温8小时。
初次半精车叶轮轮廓:采用三爪卡盘装夹在轮背侧工艺凸台处,在数控车床上精车叶轮轮廓,精车叶轮轮廓具体包括精车轮毂外圆轮廓、轮毂小端面及小端面内孔,保证形位公差要求;粗车轮毂大端面一小部分,用于翻面找正基准,装夹一次,实现小端外径与内孔同时精加工,同时为翻面加工提供基准,加工效率高,且工件定位准确,加工精度高;精车叶轮轮廓型线部分,留余量2mm;精铣端面齿:将叶轮固定在五轴加工中心上,铣出端面齿的齿型,粗糙度保证在0.8,同时,按照上诉加工方式,铣制与端面齿啮合的工装,用于后续机械加工的装夹定位、找正等;去毛刺,尖边倒角;检查:将主轴装夹在数控车床上,叶轮与主轴进行装配,液压工装拧紧叶轮连接螺栓,液压工装力28Mpa,检查叶轮的端面齿与工装的端面齿的接触面状态,接触面不低于80%;最终液压工装力32Mpa,保证连接螺栓伸长量在0.55-0.6mm内。
二次半精铣叶轮轮廓,精车主轴与叶轮合为一体,半精车叶轮轮廓型线部分外圆尺寸至0.8mm余量,检查外圆跳动量以及小端面跳动值在0.03之内;精铣:将叶轮从主轴中拆下,对端面齿做好保护,在数控五轴机床上精铣叶轮气道部分、叶轮叶片,保证尺寸及形位公差要求;将叶轮再移至数控车床,精加工叶轮轮廓外圆剩余0.5mm余量,此余量是为防止叶轮叶片和流道在铣削过程中发生变形,而在精车气道和叶片后再加工外圆;去除毛刺;利用三坐标测试机,对工件进行检验,检验所加工尺寸是否符合要求。
进行磁粉探伤,检查机械加工的表面是否有缺陷,不允许有发纹、裂纹等缺陷。动平衡:因动平衡时叶轮带有端面齿,轴向无法单独固定,采用工装夹持;叶轮的轮背处为去重位置,去重区域需打磨光滑,表面粗糙度达到要求。
最终检验,对表面质量进行检查,包括叶轮的尺寸、规格是否符合、表面是否有擦伤、表面是否有杂质;然后进行油封,入库。
目前,带端面齿叶轮的工作特点是高速旋转,叶轮工作转速8300r/min;对零件动平衡及尺寸精度与形位公差要求极高,内腔形状复杂,加工难度极高,传统的加工方式难以准确快速的加工得到满足要求的叶轮。本发明所述加工方法分多次去叶轮轮廓外部型线余量,多次加工,避免叶轮气道部分的加工应力产生变形,多次的去余量,还能保住加工表面的粗糙度;本发明加工21只叶片周向均匀分布;叶轮的叶型偏差不大于±0.05mm,叶片表面、叶轮小端端面、内孔粗糙度为1.6,符合叶轮的加工要求且加工效率高。
以上附图及解释说明仅为本发明的一种具体实施方式,但本发明的具体保护范围不仅限以上解释说明,任何在本发明揭露的技术思路范围内,及根据本发明的技术方案加以简单地替换或改变,都应在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
(1)毛坯料粗车叶轮轮廓,不开槽;
(2)半精车叶轮轮廓,不开槽;
(3)粗铣叶型;采用五轴数控加工中心对叶轮型线部位粗开槽,留余量3-4mm;
(4)初次半精车叶轮轮廓;半精车轮毂外圆轮廓留余量1-2mm、精车轮毂小端面及小端面内孔至图纸要求尺寸,作为翻身找正的定位基准;叶轮轮廓型线部分留余量1-2mm;
(5)二次半精铣叶轮轮廓;铣叶轮轮廓型线部分至0.5-0.8mm余量;
(6)精车叶轮轮廓;叶轮移至数控车床,精加工叶轮轮廓外圆,不留余量,完成对叶轮的加工。
2.根据权利要求1所述的带端面齿的高转速的叶轮加工方法,其特征在于,所述步骤(1)中毛坯料粗车叶轮轮廓,采用普通卧式车床粗车叶轮轮廓。
3.根据权利要求2所述的带端面齿的高转速的叶轮加工方法,其特征在于,所述步骤(1)中毛坯料粗车叶轮轮廓中粗车的部位包括,粗车叶轮轮毂外圆轮廓、轮背侧型线、轮毂小端面、轮背侧工艺凸台、轮背侧基准孔及排气侧内孔。
4.根据权利要求3所述的带端面齿的高转速的叶轮加工方法,其特征在于,所述步骤(1)毛坯料粗车叶轮轮廓完成后,进行探伤,检测零件内部有无缺陷。
5.根据权利要求4所述的带端面齿的高转速的叶轮加工方法,其特征在于,所述步骤(2)中半精车叶轮轮廓,采用三爪卡盘装夹轮背侧工艺凸台处进行精车。
6.根据权利要求5所述的带端面齿的高转速的叶轮加工方法,其特征在于,所述步骤(2)中半精车叶轮的轮廓包括半精车外圆轮廓、叶轮轮廓型线、叶轮小端面及排气侧内孔。
7.根据权利要求6所述的带端面齿的高转速的叶轮加工方法,其特征在于,所述步骤(3)粗铣叶型完成后进行去毛刺、去应力时效,将叶轮入电加热炉,加热温度180-190℃,保温6-8小时。
8.根据权利要求7所述的带端面齿的高转速的叶轮加工方法,其特征在于,所述步骤(4)中初次半精车叶轮轮廓完成后,精铣端面齿,将叶轮固定在五轴加工中心上铣出端面齿的齿型,粗糙度为0.8。
9.根据权利要求8所述的带端面齿的高转速的叶轮加工方法,其特征在于,完成所述完成对叶轮的加工前对叶轮进行磁粉探伤。
CN202111506499.XA 2021-12-10 2021-12-10 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法 Pending CN114012369A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111506499.XA CN114012369A (zh) 2021-12-10 2021-12-10 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法
PCT/CN2022/119168 WO2023103509A1 (zh) 2021-12-10 2022-09-16 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111506499.XA CN114012369A (zh) 2021-12-10 2021-12-10 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114012369A true CN114012369A (zh) 2022-02-08

Family

ID=80068895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111506499.XA Pending CN114012369A (zh) 2021-12-10 2021-12-10 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114012369A (zh)
WO (1) WO2023103509A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023103509A1 (zh) * 2021-12-10 2023-06-15 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法
CN117943800A (zh) * 2024-03-27 2024-04-30 广东中海万泰技术有限公司 涡轮加工方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104646961A (zh) * 2015-01-05 2015-05-27 上海应用技术学院 提高铝合金开式整体叶轮制造精度的工艺方法
CN104668916A (zh) * 2015-01-28 2015-06-03 上海应用技术学院 提高铝合金材料大曲率曲面闭式整体叶轮制造精度的方法
CN109759791A (zh) * 2019-02-01 2019-05-17 黑龙江省机械科学研究院 一种航空航天发动机精密内腔薄壁整体离心叶轮加工方法
CN112894283A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 新奥动力科技(廊坊)有限公司 一种叶轮加工方法
CN113020899A (zh) * 2020-12-28 2021-06-25 重庆江增船舶重工有限公司 一种zr系列增压器压气叶轮加工方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7632073B2 (en) * 2005-06-08 2009-12-15 Dresser-Rand Company Impeller with machining access panel
CN105563053A (zh) * 2014-11-05 2016-05-11 沈阳鼓风机集团齿轮压缩机有限公司 极薄整体三元叶轮加工工艺
CN106271459A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 哈尔滨东安发动机(集团)有限公司 复杂曲面整体叶轮的加工方法
CN114012369A (zh) * 2021-12-10 2022-02-08 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104646961A (zh) * 2015-01-05 2015-05-27 上海应用技术学院 提高铝合金开式整体叶轮制造精度的工艺方法
CN104668916A (zh) * 2015-01-28 2015-06-03 上海应用技术学院 提高铝合金材料大曲率曲面闭式整体叶轮制造精度的方法
CN109759791A (zh) * 2019-02-01 2019-05-17 黑龙江省机械科学研究院 一种航空航天发动机精密内腔薄壁整体离心叶轮加工方法
CN113020899A (zh) * 2020-12-28 2021-06-25 重庆江增船舶重工有限公司 一种zr系列增压器压气叶轮加工方法
CN112894283A (zh) * 2021-01-29 2021-06-04 新奥动力科技(廊坊)有限公司 一种叶轮加工方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023103509A1 (zh) * 2021-12-10 2023-06-15 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法
CN117943800A (zh) * 2024-03-27 2024-04-30 广东中海万泰技术有限公司 涡轮加工方法
CN117943800B (zh) * 2024-03-27 2024-06-04 广东中海万泰技术有限公司 涡轮加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023103509A1 (zh) 2023-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109759791B (zh) 一种航空航天发动机精密内腔薄壁整体离心叶轮加工方法
CN114012369A (zh) 一种带端面齿的高转速的叶轮加工方法
CN110465783B (zh) 一种航空发动机拼装式圆筒机匣的加工方法
CN110497162A (zh) 一种航空发动机机匣的加工方法
CN102357782B (zh) 一种套筒类件圆周面断削的加工方法
CN107984165B (zh) 大型风洞压缩机机壳加工方法
CN103418991B (zh) 大型双相不锈钢叶轮的加工工艺
CN104646961A (zh) 提高铝合金开式整体叶轮制造精度的工艺方法
CN110102989B (zh) 一种vtr系列增压器压气叶轮加工方法
CN102806443A (zh) 一种喷嘴壳体工件的数控加工方法
CN105382492A (zh) 一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺
CN103111814A (zh) 一种航空发动机盘轴一体结构零件数控加工方法
CN113020899B (zh) 一种zr系列增压器压气叶轮加工方法
CN109732293B (zh) 一种薄壁分离型实体保持架加工方法
CN104668916A (zh) 提高铝合金材料大曲率曲面闭式整体叶轮制造精度的方法
CN112247488A (zh) 一种保证盘座套螺母环槽精度的工艺
CN112935715B (zh) 一种飞机机轮轮毂的机加制造方法
CN109531157A (zh) 一种离心通风器全尺寸机加方法
CN116652520A (zh) 一种船用增压器涡轮叶片铣削加工方法
CN107738072A (zh) 一种航天用力矩陀螺中机座组件的加工方法
CN109202385B (zh) 一种增压器甩油盘加工方法
CN115815992A (zh) 一种航空涡轮发动机传动零件轴转子加工方法
CN115488594B (zh) 一种偏心油泵壳体的加工方法
CN111299986B (zh) 薄壁异形件的加工方法
CN115026521B (zh) 一种铍转子的加工方法及其相应的工装

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20220208

RJ01 Rejection of invention patent application after publication