[發明專利]一種基于鉆銑組合的整體葉輪插銑加工方法有效
| 申請號: | 201410246583.6 | 申請日: | 2014-06-05 |
| 公開(公告)號: | CN104002110A | 公開(公告)日: | 2014-08-27 |
| 發明(設計)人: | 魏兆成;王敏杰;魏國家;劉向東;畢海波;裴立群 | 申請(專利權)人: | 大連理工大學 |
| 主分類號: | B23P15/02 | 分類號: | B23P15/02 |
| 代理公司: | 大連理工大學專利中心 21200 | 代理人: | 李寶元;梅洪玉 |
| 地址: | 116024 遼*** | 國省代碼: | 遼寧;21 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 基于 組合 整體 葉輪 加工 方法 | ||
技術領域
本發明屬于金屬切削加工技術領域,涉及到鉆削和插銑加工,特別涉及到一種基于鉆銑組合的整體葉輪插銑加工方法。
背景技術
整體葉輪在航空航天、能源動力等重大裝備制造領域有廣泛應用,數控銑削是整體葉輪制造的主流方法之一。整體葉輪加工中,輪轂和葉片直接從毛坯中切削成型,工件材料的去除量極大,尤其是在粗加工階段,材料去除量占到了總去除量的60%~90%,加工時間約占80%。粗加工工藝方法的優劣是影響葉輪加工效率和生產成本的關鍵因素。目前,整體葉輪通道粗加工一般采用棒銑刀分層側銑的方法,加工效率不高,已經漸漸無法滿足裝備制造業對整體葉輪高效加工的需求。
插銑加工是近年來新出現的一種加工方法,插銑加工中刀具沿軸向做進給運動,利用底部切削刃進行材料切除。由于加工過程中刀具的徑向力較小,適合應用細長刀具加工深型腔或窄通道類工件,比如深腔模具、整體葉輪等。然而,插銑加工仍舊歸屬銑削加工范疇,雖然其進給運動方向為刀具軸向,但其主要受力方向仍是刀具徑向,切削系統的剛性并沒有因為進給方向的變化而增大。通常的插銑加工方法,未能克服斷續切削穩定性不好的局限性,與大進給的層切加工方法相比,其材料去除率并沒有顯著增加,因而在工件開粗時直接應用插銑加工效率提高有限。
發明內容
本發明要解決的技術問題:為克服整體葉輪插銑粗加工時切削穩定性方面的局限性,提高加工過程的材料去除效率,本發明提出了一種基于鉆銑組合的整體葉輪插銑粗加工方法。
本發明的技術方案:選用能夠連續切削的鉆削刀具和有中心刃的插銑刀具,應用插值方法在葉輪通道內均勻規劃鉆削和插銑加工的刀具軌跡;先執行鉆削程序在通道內加工出密集的整孔序列;再針對鉆削后蜂窩狀的葉輪通道,應用插銑加工清除殘余工件材料。
本發明的具體實施步驟如下:
步驟1.選擇刀具
鉆削加工選擇有切削液內冷孔、可自動斷屑、能夠進行整孔連續鉆削加工的刀具;插銑加工選擇有切削液內冷孔、有中心刃的刀具;刀具直徑根據具體工件尺寸選定,插銑刀具直徑是鉆削刀具直徑的兩倍左右。
步驟2.刀具軌跡規劃
構建葉輪加工的通道橫斷面和粗加工可行域,在通道橫斷面內根據刀具尺寸確定切削層數;在每一切削層內,根據刀具尺寸應用插值方法將粗加工可行域均勻分割,構建圓錐截面族,形成鉆削加工和插銑加工的各切削行,鉆削加工行距大于刀具直徑,插銑加工行距為刀具直徑的50%~80%;考慮碰撞干涉,確定各切削行邊界刀軸矢量和刀心點位置,再應用插值方法確定其余刀心點位置和刀軸矢量,鉆削加工步距大于刀具直徑,插銑加工步距為刀具直徑的40%~80%;鉆削加工深度大于插銑加工深度2mm,以避免切削頂刀;根據各刀心點位置和刀軸矢量,形成鉆削加工和插銑加工的刀具軌跡。
步驟3,加工
應用五軸聯動數控加工中心,首先執行鉆削加工程序,然后執行插銑加工程序,完成葉輪通道粗加工。
本發明與傳統插銑加工方法相比,綜合利用了鉆削加工的連續切削優點和插銑加工的軸向進刀優點,能夠有效提高切削過程的穩定性,顯著提高材料去除率;適用小直徑刀具的高效加工,應用范圍寬廣。
附圖說明
圖1通道橫斷面及切削層。
圖2圓錐截面族。
圖3加工過程示意。
1.通道橫斷面,2.切削層,3.粗加工可行域,4.圓錐截面族
具體實施方案
下面結合技術方案和附圖,詳細敘述本發明的具體實施例,本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施,給出了詳細的實施方式和過程,但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
本實施例選用葉輪為半開式離心葉輪,最大外徑1070mm,高度372mm,工件材料為45鋼。具體實施步驟如下:
步驟1.選擇刀具
本實施例選用的鉆削刀具為山特公司的CoroDrill880U鉆,直徑20mm,最大切削深度100mm。選用的插銑刀具為三菱公司的AQXR-404SA32L多功能立銑刀,直徑40mm,最大切削深度200mm。
步驟2.刀具軌跡規劃
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