[發明專利]復雜自由曲面葉輪的CAM加工編程方法及專用加工刀具

有效

• 申請號: 202011281903.3
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112676768B
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 劉碑;武利紅;楊樂;趙海俠;孫紅英;寇娟
• 申請（專利權）人: 中國航發西安動力控制科技有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23P15/02;B23D79/00
• 代理公司: 西安佩騰特知識產權代理事務所(普通合伙) 61226
• 代理人: 姚敏杰

本發明屬于機械加工技術領域，涉及一種復雜自由曲面葉輪的CAM加工編程方法及專用加工刀具。包括1)葉片整體粗開；采用固定軸銑削的方式進行整體開粗，去處大部分余量；2)葉片正面粗加工；對葉片正面進行粗加工，去除多余余量；3)葉片背面粗加工；對葉片背面進行粗加工，去除多余余量；4)葉片前緣粗加工；采用固定軸進行加工；5)葉輪流道粗加工；按照分割法在葉輪上加工出流道曲面；6)葉輪精加工得到成品。本發明編程效率高，程序質量高，不會出現意外斷刀，零件加工輪廓精度、粗糙度和尺寸均能滿足要求，且穩定可靠；專用加工刀具，能增加刀具強度，滿足加工需求，提高加工效率。

技術領域

本發明屬于機械加工技術領域，涉及一種復雜自由曲面葉輪的CAM加工編程方法及專用加工刀具。

背景技術

通常葉輪為直紋面葉輪和自由曲面葉輪。自由曲面葉輪的編程現有技術主要有兩類：(1)通過CAM軟件的葉輪模塊進行編程，結合零件實際結構在模塊中對應的葉片加工、流道加工、R加工等模塊設置相應參數來進行。該方法適用于結構較簡單的葉輪；(2)通過CAM軟件通用的編程命令，如平面銑、固定軸輪廓銑、可變軸輪廓銑等進行編程，分別對葉片、流道、R等進行加工。該方法因編程過程中所有加工方法均需要編程人員設計，導致編程方式自由、效率低、程序質量差、產品加工質量低，且該方法對技術人員要求很高。所以該方法在實際中很少使用。(3)通過專用的葉輪加工編程軟件進行。專用的葉輪加工編程軟件對于結構復雜的自由曲面葉輪也難以進行，及時勉強編制出刀具軌跡，程序的質量也極低，加工效率低、質量差。且專用的葉輪加工編程軟件成本極高。

但由于現代新裝備的要求越來越高，出現的各種復雜自由曲面結構葉輪頁越來越多，通用的葉輪模塊已不能完成編程，必須使用通用編程命令進行。但由于用通用編程命令的方式的缺點會導致生產質量的不穩定及生產周期的不可控，對生產產生極大負作用。

而復雜自由曲面葉輪的編程難點在葉輪體的流道面和葉片體的加工。主要有以下幾大特點導致編程難度大：

(1)葉片反向彎曲大且無規律：整個葉片的正面、前緣、背面全為自由曲面，且曲面彎曲大，彎曲程度無規律，尤其是葉片前緣及葉片背面存在極大的反向彎曲，導致刀具難以到達。

(2)葉片間隙?。褐魅~片與分流葉片之間的間隙很小(不大于3mm)，結合葉片背面的反向彎曲，實際可進入的刀具不能大于

(3)流道面結構復雜：由于葉片結構復雜，被分割后的流道面結構也相應復雜。受葉片結構影響，通用的曲面加工方法難以完成流道面的編程。

(4)刀具長度大：為加工葉片前緣和葉片背面的反曲面，且避免與零件干涉，需要增加刀具長度。

(5)零件材料難加工：零件材料為鈦合金，本身材料難加工。當刀具小、刀桿長、變刀軸等惡劣條件同時出現時，極易斷刀。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明提供一種復雜自由曲面葉輪的CAM加工編程方法及專用加工刀具，編程效率高，程序質量高，不會出現意外斷刀，零件加工輪廓精度、粗糙度和尺寸均能滿足要求，且穩定可靠；專用加工刀具，能增加刀具強度，滿足加工需求，提高加工效率。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種復雜自由曲面葉輪的CAM加工編程方法，包括以下步驟：

1)葉片整體粗開；對于復雜自由曲面葉輪，采用固定軸銑削的方式進行整體開粗，去處大部分余量；

2)葉片正面粗加工；經步驟1)的葉片，對其正面進行粗加工，去除多余余量；

3)葉片背面粗加工；經步驟1)的葉片，對其背面進行粗加工，去除多余余量；

4)葉片前緣粗加工；采用固定軸，選擇小刀具且懸伸長，刀軸方向按遠離葉片方向側傾2～10°；