[發明專利]一種整體葉輪雙列開槽插銑加工方法

有效

• 申請號: 201710073711.5
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN106624667B
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 魏兆成;王敏杰
• 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: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

本發明公開了一種整體葉輪雙列開槽插銑加工方法，其特征包括：沿葉輪流道的兩側葉片規劃雙列插銑刀具軌跡；刀具軌跡排刀順序沿流道進出口方向；根據流道橫截面底部寬度確定刀具直徑并將流道分段，每個分段的流道橫截面底部寬度大于1倍刀具直徑，小于2倍刀具直徑；本發明方法與現有大進給層切加工方法相比，能夠提高整體葉輪粗加工效率50％以上，而且便于排除插銑頂刀，有效減少冗余刀具軌跡；本發明實施過程簡潔，便于CAM軟件集成，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明涉及機械加工及工具領域，涉及整體葉輪插銑加工，特別涉及到一種整體葉輪雙列開槽插銑加工方法。

背景技術

整體葉輪是離心壓縮機、渦輪發動機等透平機械的核心零部件，具有廣泛的應用背景。隨著科技發展和技術進步，透平機械的市場競爭越來越激烈，提高葉輪加工效率，降低生產成本是各大透平機械公司競相追逐的目標。

切削加工是整體葉輪制造的主要方法，由于葉輪零件的幾何特點，其70％以上的工件材料需要去除，其中絕大部分要在粗加工階段去除，所以提高整體葉輪粗加工的效率至關重要。定位五軸銑削加工，俗稱3+2加工，是當前整體葉輪粗加工普遍采用的加工方法。該加工方法配合近些年發展成熟的大進給切削刀具，相比以前的五軸聯動端銑粗加工方法，能夠顯著地提高了整體葉輪粗加工的效率。

插銑加工是近十幾年剛剛興起的銑削加工技術，加工中刀具沿軸向做進給運動，利用底部切削刃進行加工。插銑加工與大進給層切加工相比，具有較小的徑向力和更好的切削穩定性。一些插銑技術成功應用的文獻報道表明，插銑加工能夠提高加工效率50％，甚至1倍以上。然而，由于插銑加工工藝尚處在發展中，已經報道的插銑加工技術大多只是介紹了如何實現插銑，未能以提高加工效率為基礎，深入探討插銑工藝的具體編排方法，排除冗余刀具軌跡。由于大進給層切加工技術已經發展的非常成熟，而且其加工效率已經達到一定的水平，因此若插銑工藝編排不合理，冗余刀具軌跡過多，則難以獲得期望的加工效率提升。

發明內容

本發明針對上述技術問題，針對整體葉輪插銑加工，提出一種雙列開槽插銑工藝編排方法，目的是精簡葉輪流道插銑的刀具軌跡，提高整體葉輪流道插銑加工的效率。

為達到以上目的，通過以下技術方案實現的：

一種半開式整體葉輪雙列開槽插銑加工方法，包括以下步驟：

步驟一，獲得整體葉輪的CAD模型數據；

步驟二，獲得流道橫截面底部寬度數據。分析CAD模型，通過軟件測量等方法，獲得從出口到進口流道橫截面底部寬度變化的離散數據；

步驟三，確定插銑排刀方向。根據葉輪流道橫截面底部寬度，選擇一個直徑小于葉輪流道橫截面底部寬度最小值的刀具，借助CAM軟件平臺或利用高級計算機語言編程方法，沿流道中線規劃單列插銑刀具軌跡。通過切削仿真，判斷是從進口到出口還是從出口到進口排刀不產生頂刀，選擇無頂刀的方向作為插銑排刀方向。

步驟四，根據步驟三確定的插銑排刀方向，將葉輪流道沿進出口方向分成若干段，根據各分段的流道橫截面底部寬度選擇刀具尺寸。

若從流道出口端向進口端排刀，則以出口端作為第一分段起點，以大于分段起點流道橫截面底部寬度的50％且小于分段起點流道橫截面底部寬度的80％為原則，選定刀具直徑。根據選定的刀具直徑，將流道橫截面底部寬度等于1.02～1.05倍刀具直徑處作為第一分段終點，每個分段僅用一種刀具加工。再以第一分段的終點作為第二分段的起點，重復上述步驟，直至流道進口端。

若從流道進口端向出口端排刀，則以進口端作為流道第一分段起點，以小于分段起點流道橫截面底部寬度的98％且大于分段起點流道橫截面底部寬度的50％為原則，選定刀具直徑。根據選定的刀具直徑，將流道橫截面底部寬度等于1.4～1.6倍刀具直徑處作為第一分段終點，每個分段僅用一種刀具加工。再以第一分段的終點作為第二分段的起點，重復上述步驟，直至流道出口端。