[發明專利]一種半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法

有效

• 申請號: 201110436308.7
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102489761A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 陳明;李軍利;牛秋林;蔡曉江;安慶龍
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23C3/18
• 分類號: B23C3/18
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 祖志翔

技術領域

本發明涉及一種航空發動機整體葉輪的加工方法，特別是涉及一種具有長短葉片結構的半開離心式整體葉輪的高效加工方法，屬于機械加工技術領域。

背景技術

整體葉輪是一種非常具有代表性的復雜曲面加工的典型零件，廣泛應用于航空航天、冶金、軍工、石化、電力等多個領域，是風機、發動機、壓縮機、水泵等機械的核心部件。葉輪加工質量的好壞和加工精度是否滿足要求直接決定著整機性能的優劣。在整體葉輪的制造中，由于整體葉輪結構的復雜性，其數控加工技術一直是制造業的難點，因此，有關整體葉輪的數控加工工藝的研究工作十分活躍。專利申請號為201010611522.7的中國發明專利公開了一種整體葉輪葉片部分五軸聯動變軸插銑數控加工的方法，這種方法的特點是采用五軸聯動變軸插銑加工方式解決了自由曲面固定軸插銑后需用球頭銑刀進行光整處理的難題。專利申請號為200610125473.X的中國發明專利公開了一種整體葉輪葉片的插銑刀加工方法，這種方法采用插銑刀同時選擇基本垂直于葉片頂面弧線的進給方向進行加工，其特點在于進給方向為刀具軸向，刀具與工件不易產生干涉，同時，刀具路徑短。專利申請號為201110053225.X、CN200610075992.X、CN200510111073.9等中國發明專利也都介紹了幾種整體葉輪的加工方法。上述專利存在的一個共同點是都沒有提到被加工材料在整體葉輪加工中的重要性，只是強調了加工工序的安排和刀具走刀路徑的選擇，以及所使用的刀具的選取。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法，其采用一整套由多種加工方式結合的數控加工方法，完成對材質為鎳基高溫合金、具有長短葉片結構的整體葉輪的加工，解決在采用典型的難加工材料——鎳基高溫合金作為坯料制造整體葉輪的過程中所存在的難題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法，其在五軸數控加工中心上進行如下步驟：

步驟1：整體葉輪的流道的初次粗加工——利用插銑刀粗加工流道的出氣口和進氣口，利用不同直徑的插銑刀粗加工左側流道和右側流道，利用小直徑插銑刀加工左側流道使之貫通，利用插銑刀對左側流道和右側流道進行二次加工，對小葉出氣口進行初次加工；

步驟2：整體葉輪的大葉緣的加工——利用整體銑刀槽銑流道底部的大葉緣，利用整體銑刀加工大葉緣的外形，利用錐度球頭銑刀對大葉緣進行半精加工和精加工，完成大葉緣的加工；

步驟3：整體葉輪的小葉緣的加工——利用整體銑刀槽銑流道底部的小葉緣，利用整體銑刀加工小葉緣的外形，利用錐度球頭銑刀對小葉緣進行半精加工和精加工，完成小葉緣的加工；

步驟4：整體葉輪的葉片的初次加工——利用不同直徑的整體銑刀通過五軸側銑方式對大葉片進行初次加工，獲得大葉片的正面外形，利用不同直徑的整體銑刀通過五軸側銑方式對小葉片進行初次加工，獲得小葉片的正面外形，之后，利用整體銑刀對進氣口、左側流道和右側流道進行二次加工，去除步驟1加工后留下的加工余量；

步驟5：所述葉片的半精加工——利用整體錐度銑刀通過側銑方式分別對大葉片和小葉片進行半精加工；

步驟6：去除殘料——利用錐度球頭銑刀精銑流道底面，去除加工區域內剩余的殘料，完成流道底面的加工；

步驟7：所述葉片的精加工——利用整體錐度銑刀通過側銑方式分別對大葉片和小葉片進行精加工，利用整體錐度球頭銑刀分別對大葉片和小葉片進行清根處理，完成整體葉輪的加工。

本發明所述的半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法中，該整體葉輪的基體材料為鎳基高溫合金，其具有長短兩種類型的大葉片和小葉片。

本發明的有益效果是：解決了以鎳基高溫合金這種難加工材料作為坯料的半開離心式具有長短葉片的整體葉輪的加工問題，提高了鎳基高溫合金整體葉輪的加工效率和零件合格率，對類似的難加工材料的葉輪的高效加工具有十分有意義的參考價值。

附圖說明

圖1為采用本發明所述方法加工的整體葉輪結構示意圖。

圖2為圖1的葉片型線局部放大圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的說明，闡述所述半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法各個步驟的詳細情況。