整体叶轮五轴数控技术的研究

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1、整体叶轮五轴数控技术的研究整体叶轮是典型的航空航天复杂零件。为了进行整体叶轮的数控加T,用Pro/E对其进行了参数化建模。在深入分析整体叶轮加工工艺的基础上，确定了五轴数控机床加工叶轮的工艺流程。使用UG软件实现了自动编程，牛.成了刀路轨迹。通过后置处理生成G代码。并在实际机床上进行了加工验证。整体叶轮是燃气发动机中的一种关键零件，•其作用是山外界供给的机械功连续不断地将气体压缩并传输出去。气体经进气管进入工作轮，在工作轮中因受到叶片的作用力而压力升高，速度增加。因此対叶轮的要求：一是气体流过叶轮的损失要小，即气体流经叶轮的效率要高；二是叶轮型式能使整机性能曲线的稳定

2、工况区及高效区范围较宽。好的外形构造是发挥叶轮性能的保证。在设计过程山，叶片的数量和外形轮廓需要经过多次的修改，配合发动机试「乍后的性能优化得以确定。整体叶轮的加工一肓是机加工中长期困扰我们的难题。在叶片之间有大量的材料需要去除。为了使叶轮满足气动性的要求，叶片常采川大扭角、根部变圆角的结构，这都给叶轮的加工提出了较高的要求。普通的叶轮加工往往采用铸造成形，然后再机械加工成形；或者叶片单独加工，然后将叶片与轮毂焊接，再通过打磨、抛光使之外观平滑。这些方法的技术含量低，做出來的叶轮Illi面精度难以保证，表面的质量也差，严重影响了叶轮的使用性能。近儿年随着多轴联动数控技

3、术的发展，使得加工整体叶轮类零件成为可能。由于整休叶轮的结构造型的复杂性，具数控加工技术一直是制造业的难点，也是研究的热点。为了解决该问题，本文从以F儿个方面展开研究：用Pro/E对其进行了参数化建模；整体叶轮加工工艺的分析与设计，制定五轴数控机床加工叶轮的工艺流程；使用UG软件实现了白动编程，生成了刀路轨迹；通过后置处理牛成G代码；通过实际机床加工进行验证。1叶轮的参数化建模叶轮是典型航空航天复杂零件，具有重大的应用意义。由于叶片的曲线和曲面形状比较复杂，本文利用Pro/Engineer软件进行参数化建模，并完成其三维设计。在做整体叶轮的三维造型时，我们需要通过测量

4、得到叶片型面的离散数据点，首先将离散的数据点拟合成叶片上下缘曲线和轮毂曲线；运用“旋转”、“扫描”等建模工具构建出叶片和轮毂曲面；通过“实体化”将曲面转变为实体；最后通过“复制”、“阵列”等命令完成整体造型并作适当的倒圆角修饰。整休叶轮模型如图1所示。图1叶轮的三维实体榛壅2整体叶轮的加工工艺及CAM自动编程(1)整体叶轮的加工特点分析本文中加工的叶轮直径为208mm,冋转空间较大，在加工的吋候要保证加工表面的一致性，以确保加工精度和表面质量，在加工的时候要控制好切削深度以及保证加工效率；叶片的加工是整个零件的加工难点，由于叶片之间的间隔距离小，而叶片的扭曲程度决定了

5、加工时刀具轴的摆动范围，刀具轴必须在两叶片之间的范围内摆动，刀具才不会与叶片发生干涉；加工杷道变窄，叶片相对较长，刚度较低，属于薄壁类零件，加工过程极易变形，在加工过程中要防止加工残余应力所带來的变形；相邻叶片空间极小，在清和加工时刀具直径较小，刀具容易折断，要注意刀具的选择。(1)整体叶轮的加工工艺分析木文研究对象所采用的整体叶轮，肓径为①弘川，高为76mm,共有9组叶片，材料为7075硬铝合金。叶槽通道最小尺寸为18.5mm,叶片与轮毂之间的倒圆角为R5mm°根据叶轮的儿何结构特征和使用要求，确定基本的加工工艺流程为：在锻铝材料上乍削加工回转体的基本形状、粗加工流

6、道部分、粗加工叶片、精加工叶片、精加工流道部分。初始坯料釆用①215mmX80mm的棒材，车削加工出回转体基本形状作为铳削毛坯，如图2所示。加工时毛坯山定位轴定位，定位轴安装在机床工作台上，上面用螺母压紧即可。在实际加工中，山于毛坯底部预留有工艺凸台，本文采用自定心三爪卡盘对工件进行装夹。图2叶轮毛坯件加工整体叶轮等曲面复杂类零件时，通常釆用球头铳刀。在粗加工屮尽町能快地切除叶轮各个农面多余的材料以提高加工效率。由丁•切削量和切削抗力都很大，耍注意考虑刀具的强度、容屑、排屑问题；在精加工小要兼顾加工质量和加工效率这两方面。通过上面对整体叶轮的加工工艺分析，在粗加工时町

7、以釆用①10mm的球头刀(刀具类型选用整体合金刀)，这样既可以保证较人的切削最又可以获得足够的排屑空间，精加工时选用①10mm的球头刀(刀具类型选用幣体合金刀)。测最知逾片片的最人长度为35mm,为了保证合适的刀具刚性又不使加T时与叶片发生干涉，选取刀具的刃长为50mmo具体加工参数如表1所示。表1加工工艺流程加工序号加工名称加工参数使用刀具转速/(r/niin)进给速a/(mm/min)留加工余量/nun1粗加工流道"10mm的球头刀650015000.3—粗加工叶片