專利名稱：整體式三元流葉輪粗加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及整體式葉輪加工領(lǐng)域，特別涉及硬質(zhì)材質(zhì)的整體式三元流葉輪的粗加
工方法。
背景技術(shù)：
在金屬材質(zhì)葉輪的粗加工過(guò)程中，通常采用球形刀具銑削，而為了提高效率，通常 先選用較大的直徑刀具粗開(kāi)，越往下，流道空間越窄，再換使用小直徑球形刀具。在葉片周 邊由于刀具圓角的影響，殘留有一定量的毛坯，當(dāng)由大直徑刀具切換到小直徑刀具時(shí)，由于 刀具半徑的不同，在葉片與起始切削層的連接處，造成小直徑刀具切削深度異常加深，特別 是對(duì)于大型不銹鋼、合金鋼、鈦合金等硬質(zhì)金屬葉輪，往往小直徑刀具剛一下刀，即造成刀 片的崩刃損壞。通常的方法是將小直徑刀具的起始切削層抬高，但是該方法造成了在殘留毛坯間 的大量空走刀，增加了加工時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率?；蛘呤且郧褰堑姆绞饺コ龤埩舻拿?， 但模型中默認(rèn)的R角是在葉片與輪轂的連接處，而非加工過(guò)程中葉片與毛坯的連接處，這 勢(shì)必增加重新造型、建立CAD模型的步驟，且分層越多，即使用的刀具種類越多，則重新造 型的次數(shù)越多，影響工作效率。申請(qǐng)專利號(hào)為CN200810038261. 7的說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的一種整體葉輪加工方法，其倒 圓清根步驟中，介紹了加工刀具的半徑小于流道和葉片相接的最小倒圓半徑，將易導(dǎo)致最 小倒圓半徑小于預(yù)先設(shè)計(jì)值。申請(qǐng)專利號(hào)為CN20061012M73. X的說(shuō)明書(shū)公開(kāi)的一種整體葉輪葉片的插銑刀加 工方法，刀具采用插銑刀，插銑刀在葉片上的走刀方向?yàn)槿~輪徑向，此法對(duì)于沿葉輪徑向方 向安裝的平面葉片適用，對(duì)于立體結(jié)構(gòu)的三元流葉輪葉片不適用?！讹L(fēng)機(jī)技術(shù)》2004年第2期刊登的“五坐標(biāo)銑制窄流道三元流葉輪的工藝方法” 一文中，將流道長(zhǎng)度方向上分成兩段較寬處用直徑較大的刀，較窄處用直徑較小的刀；其 次，由于流道很深，故需分若干層來(lái)銑制，每層走一定的深度；并且減小切深和吃刀量，以減 小刀具所受抗力。該方法加工效率較低，且不能很好地解決圓弧倒角清角的難題。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的克服傳統(tǒng)整體式葉輪加工時(shí)間長(zhǎng)，刀具易損壞的缺點(diǎn)，提供一種利用 球頭半徑較小的銑刀在葉片全長(zhǎng)方向上粗開(kāi)清角、效率提高的整體式三元流葉輪粗加工方法。技術(shù)方案本發(fā)明的整體式三元流葉輪粗加工方法，用于不銹鋼、合金鋼或者鈦合 金材質(zhì)的整體式三元流葉輪的粗加工。采用球形銑刀將每?jī)善~片之間的流道內(nèi)材料銑削 除去，銑削由葉片輪蓋側(cè)開(kāi)始，逐步向葉片輪轂側(cè)推進(jìn)；銑削完成后，在葉片與輪轂連接處 留下預(yù)先設(shè)計(jì)好的半徑為r的圓弧倒角r。包含以下工藝步驟
1)、根據(jù)流道空間的變化情況確定銑削層數(shù)和每層的銑削深度，隨著銑削深度由 淺變深，流道空間由大變小，采用的球形銑刀的規(guī)格由大到小逐步變換；2)、某一層采用該流道空間允許使用的最大規(guī)格球形銑刀進(jìn)行銑削加工，設(shè)定其 某一層銑刀的球頭半徑為Ra，銑削后葉片旁邊留下圓弧倒角A，銑削至某一層的銑削面；3)、確定下一層允許使用的最大規(guī)格球形銑刀，設(shè)定其半徑為Rb，采用半徑不大 于Rb的球形銑刀將圓弧倒角A粗開(kāi)，粗開(kāi)過(guò)程為在距離葉片側(cè)面表面為Ra寬度、距離某 一層的銑削面為Ra高度的區(qū)域，在葉片全長(zhǎng)方向上進(jìn)行銑削加工，銑削圓弧倒角A的多余 量；4)、采用半徑為Rb的球形銑刀進(jìn)行下一層的銑削加工，銑削后葉片旁邊留下圓弧 倒角B ；5)、上述2-4步驟重復(fù)進(jìn)行；6)、最后一層，采用最后一層銑刀的球頭半徑R的球形銑刀進(jìn)行銑削，銑削深度至 輪轂上表面，銑削后葉片旁邊留下圓弧倒角R ；7)、采用最后一把銑刀的球頭半徑r的球形銑刀，將圓弧倒角R粗開(kāi)，其粗開(kāi)過(guò)程 為在距離葉片側(cè)面為R寬度、距離輪轂上表面為R高度的區(qū)域，在葉片全長(zhǎng)方向上進(jìn)行銑 削加工，銑削圓弧倒角R的多余量，最終得到預(yù)先設(shè)計(jì)的半徑為r的圓弧倒角r。上述步驟中，所采用的銑刀半徑滿足Ra彡1 彡R彡r。本發(fā)明中，所述的步驟幻或幻中，可采用比該流道空間允許使用的最大規(guī)格球形 銑刀小一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)球形銑刀進(jìn)行銑削加工；所述的步驟3)中粗開(kāi)的方法可以是走刀步長(zhǎng)為葉片全長(zhǎng)的1/5-1/20，一次走刀 深度為Ra/2-Ra/5，走刀次數(shù)為2次-5次。所述的步驟7)中粗開(kāi)的方法可以是走刀步長(zhǎng) 為葉片全長(zhǎng)的1/5-1/20，一次走刀深度為R/2-R/5，走刀次數(shù)為2次-5次?？梢詫⑸鲜龅南嚓P(guān)數(shù)據(jù)和工藝經(jīng)過(guò)編程處理，由數(shù)控銑床或者數(shù)控加工中心進(jìn)行 所述的銑削加工。所述的銑削優(yōu)選采用的第一把球形銑刀為柳葉刀，最后一把球形銑刀為整體刀。 所述的的銑削優(yōu)選采用的第一把球形銑刀的材質(zhì)為硬質(zhì)合金鋼、最后一把球形銑刀的材質(zhì) 為高速鋼。有益效果本發(fā)明的這種方法比抬高刀具空走清角的方式效率高，縮短加工時(shí)間 5%-20% ；避免了過(guò)多的空切削和可能出現(xiàn)的過(guò)切削，減少了刀具的磨損。選用不同品種 和規(guī)格的刀具，適用于多種硬質(zhì)合金的整體式三元流葉輪粗加工，尤其適用于大型不銹鋼、 合金鋼、鈦合金等多種高強(qiáng)高硬的整體式三元流葉輪粗加工。


圖1為采用本發(fā)明加工的三元流葉輪的一個(gè)局部立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明在加工過(guò)程中放大的局部正視剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、三元葉片I ；2、葉片側(cè)面；3、三元葉片II ；4、葉片輪蓋側(cè)；5、葉片輪轂側(cè)； 6、某一層的銑削面；7、圓弧倒角A ；8、圓弧倒角A的多余量；9、某一層銑刀的球頭半徑Ra ； 10、輪轂；11、輪轂上表面；12、圓弧倒角R ;13、圓弧倒角R的多余量；14、圓弧倒角r ；15、 最后一層銑刀的球頭半徑R;16、最后一把銑刀的球頭半徑r;17、風(fēng)的入口 ；18、風(fēng)的出口 ；19、視圖剖分線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例做進(jìn)一步描述。如圖1所示的三元流葉輪，具有三元葉片I 1、葉片側(cè)面2、三元葉片II 3、葉片輪 蓋側(cè)4、葉片輪轂側(cè)5、輪轂10、輪轂上表面11、圓弧倒角rl4 ；三元流葉輪的風(fēng)的入口 17、風(fēng) 的出口 18、與其他部分分割的視圖剖分線19。實(shí)施例先選用或者制作不銹鋼的整體式三元葉輪毛胚。采用數(shù)把不同規(guī)格的球形銑刀將 每?jī)善~片之間的流道內(nèi)材料銑削除去，銑削由葉片輪蓋側(cè)4開(kāi)始，逐步向葉片輪轂側(cè)5推 進(jìn)。如附圖2所示，包含以下工藝步驟1)、根據(jù)流道空間的變化情況確定銑削層數(shù)和每層的銑削深度，隨著銑削深度由 淺變深，流道空間由大變小，采用的球形銑刀的規(guī)格由大到小逐步變換；2)、某一層采用該流道空間允許使用的最大規(guī)格球形銑刀進(jìn)行銑削加工，設(shè)定其 某一層銑刀的球頭半徑Ra9，銑削后葉片旁邊留下圓弧倒角A7、某一層的銑削面6 ；3)、確定下一層允許使用的最大規(guī)格球形銑刀，設(shè)定其半徑為Rb，采用半徑不大于 Rb的球形銑刀將圓弧倒角A7粗開(kāi)，粗開(kāi)過(guò)程為在距離葉片側(cè)面2為Ra寬度、距離某一層 的銑削面6為Ra高度的區(qū)域，在葉片全長(zhǎng)方向上進(jìn)行銑削加工，銑削圓弧倒角A的多余量 8 ；4)、采用半徑為Rb的球形銑刀進(jìn)行下一層的銑削加工，銑削后葉片旁邊留下圓弧 倒角B ；5)、上述2-4步驟重復(fù)進(jìn)行；6)、最后一層，采用最后一層銑刀的球頭半徑R15的球形銑刀進(jìn)行銑削，銑削深度 至輪轂上表面11，銑削后葉片旁邊留下圓弧倒角R12 ；7)、采用最后一把銑刀的球頭半徑rl6的球形銑刀，將圓弧倒角R12粗開(kāi)，其粗開(kāi) 過(guò)程為在距離葉片側(cè)面2表面為R寬度、距離輪轂上表面11為R高度的區(qū)域，在葉片全長(zhǎng) 方向(即從風(fēng)機(jī)中的風(fēng)的入口 17處到風(fēng)的出口 18處的方向)上進(jìn)行銑削加工，銑削圓弧 倒角R的多余量13，最終得到預(yù)先設(shè)計(jì)的半徑為r的圓弧倒角rl4。上述步驟中，所采用的銑刀半徑滿足Ra彡Rb彡R彡r。所述最后一把球形銑刀的銑削方法是在遠(yuǎn)離圓弧倒角R12的區(qū)域開(kāi)始切削，逐 漸向圓弧倒角R12靠近。走刀步長(zhǎng)為葉片總長(zhǎng)度的1/5，一次走刀深度為R/5，走刀層數(shù)為5 次。經(jīng)過(guò)這樣的銑削加工過(guò)程，不銹鋼材質(zhì)的整體式三元流葉輪制作完成，其圓弧倒角rl4 的半徑為預(yù)先設(shè)計(jì)的半徑r。以本方法去除殘留毛坯節(jié)省時(shí)間近10%，提高了效率；避免了 空切削和可能出現(xiàn)的過(guò)切，減少了刀具的磨損。
權(quán)利要求
1.一種整體式三元流葉輪粗加工方法，采用球形銑刀將每?jī)善~片之間的流道內(nèi)材料 銑削除去，銑削由葉片輪蓋側(cè)(4)開(kāi)始，逐步向葉片輪轂側(cè)(5)推進(jìn)；其特征在于用于不 銹鋼、合金鋼或者鈦合金材質(zhì)的整體式三元流葉輪的粗加工；包含以下工藝步驟1)、根據(jù)流道空間的變化情況確定銑削層數(shù)和每層的銑削深度，隨著銑削深度由淺變 深，流道空間由大變小，采用的球形銑刀的規(guī)格由大到小逐步變換；2)、某一層采用該流道空間允許使用的最大規(guī)格球形銑刀進(jìn)行銑削加工，設(shè)定某一層 銑刀的球頭半徑Ra(9)，銑削后葉片旁邊留下圓弧倒角A(7)，銑削至某一層的銑削面(6)；3)、確定下一層允許使用的最大規(guī)格球形銑刀，設(shè)定其半徑為Rb，采用半徑不大于Rb 的球形銑刀將圓弧倒角A(7)粗開(kāi)，粗開(kāi)過(guò)程為在距離葉片側(cè)面O)為Ra寬度、距離某一 層的銑削面(6)為Ra高度的區(qū)域，在葉片全長(zhǎng)方向上進(jìn)行銑削加工，銑削圓弧倒角A的多 余量⑶；4)、采用半徑為Rb的球形銑刀進(jìn)行下一層的銑削加工，銑削后葉片旁邊留下圓弧倒角B ；5)、上述2-4步驟重復(fù)進(jìn)行；6)、最后一層，采用最后一層銑刀的球頭半徑R(M)的球形銑刀進(jìn)行銑削，銑削深度至 輪轂上表面(11)，銑削后葉片旁邊留下圓弧倒角R(12)；7)、采用最后一把銑刀的球頭半徑r(16)的球形銑刀，將圓弧倒角R(12)粗開(kāi)，其粗開(kāi) 過(guò)程為在距離葉片側(cè)面(2)為R寬度、距離輪轂上表面(11)為R高度的區(qū)域，在葉片全長(zhǎng) 方向上進(jìn)行銑削加工，銑削圓弧倒角R的多余量(1 ，最終得到預(yù)先設(shè)計(jì)的半徑為r的圓弧 倒角r(14)；上述步驟中，所采用的銑刀半徑滿足Ra彡Rb彡R彡r。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整體式三元流葉輪粗加工方法，其特征在于所述的步驟2) 或3)中，采用比該流道空間允許使用的最大規(guī)格球形銑刀小一規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)球形銑刀進(jìn)行 銑削加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的整體式三元流葉輪粗加工方法，其特征在于所述的步 驟3)中粗開(kāi)的方法是走刀步長(zhǎng)為葉片全長(zhǎng)的1/5-1/20，一次走刀深度為Ra/2-Ra/5，走刀 次數(shù)為2次-5次；所述的步驟7)中粗開(kāi)的方法是走刀步長(zhǎng)為葉片全長(zhǎng)的1/5-1/20，一次 走刀深度為R/2-R/5，走刀次數(shù)為2次-5次。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的整體式三元流葉輪粗加工方法，其特征在于將相關(guān)數(shù)據(jù)和 工藝經(jīng)過(guò)編程處理，由數(shù)控銑床或者數(shù)控加工中心進(jìn)行所述的銑削加工。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的整體式三元流葉輪粗加工方法，其特征在于所述的銑 削采用的第一把球形銑刀為柳葉刀，最后一把球形銑刀為整體刀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的整體式三元流葉輪粗加工方法，其特征在于所述的的 銑削采用的第一把球形銑刀的材質(zhì)為硬質(zhì)合金鋼、最后一把球形銑刀的材質(zhì)為高速鋼。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種整體式三元流葉輪粗加工方法。采用球形銑刀將每?jī)善~片之間的流道內(nèi)材料銑削除去，銑削由葉片輪蓋側(cè)開(kāi)始，逐步向葉片輪轂側(cè)推進(jìn)，球形銑刀的規(guī)格由大到小逐步變換。某一層采用該流道空間允許使用的最大規(guī)格球形銑刀進(jìn)行銑削加工，設(shè)定某一層銑刀的球頭半徑Ra，銑削后葉片旁邊留下圓弧倒角A；某一層銑削中留下的圓弧倒角采用在葉片全長(zhǎng)方向上粗開(kāi)的方式銑削圓弧倒角的多余量。重復(fù)上述過(guò)程，最終得到預(yù)先設(shè)計(jì)的圓弧倒角r?？梢詫⑾嚓P(guān)數(shù)據(jù)和工藝經(jīng)過(guò)編程處理，由數(shù)控銑床或者數(shù)控加工中心進(jìn)行銑削加工。本發(fā)明的清角方式效率高，縮短加工時(shí)間5％-20％，尤其適用于大型不銹鋼、合金鋼、鈦合金材質(zhì)的整體式三元流葉輪粗加工。
文檔編號(hào)B23C3/18GK102126042SQ20111005322
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者周小康, 施健兵, 朱華, 陳建賓 申請(qǐng)人:江蘇金通靈風(fēng)機(jī)股份有限公司