小直徑閉式三元葉輪單個(gè)直紋曲面葉片的銑制方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離心壓縮機(jī)三元葉輪的加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小直徑閉式三元葉輪單個(gè)直紋曲面葉片的銑制方法及實(shí)施該方法的加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自70年代透平機(jī)械中采用三元設(shè)計(jì)理論以來，離心壓縮機(jī)以其大流量、高效率的優(yōu)勢(shì)，廣受航空、機(jī)械、化工、冶金、環(huán)保等行業(yè)的青睞。三元葉輪是離心壓縮機(jī)的關(guān)鍵零部件之一，而葉片是三元葉輪的核心，葉片的加工精度直接影響到整個(gè)機(jī)組的效率。
[0003]三元葉輪一般都工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速情況下，選用材料大多為不銹鋼、高溫鎳基合金等材料。目前，三元葉輪的常規(guī)加工方法有三種:(1)輪蓋、葉片、輪轂三件焊法。這種方法是目前使用最廣泛的方法，優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、去料少、加工費(fèi)用少，缺點(diǎn)是由于葉片通常利用胎具熱乳成型，回彈量較難控制，對(duì)于葉片厚度大于5_，直徑大于600_的大直徑葉輪，熱乳葉片回彈量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較小，但是對(duì)小直徑葉輪薄小葉片精度影響較大；(2)在輪蓋上銑制葉片，再焊接輪轂的二件焊法。這種加工方法葉片精度高，但是操作復(fù)雜，需要五軸數(shù)控加工中心來完成，而且大部分的閉式三元輪的葉片數(shù)目較多，在葉片進(jìn)氣口處葉間間隙小，很容易撞刀，加工費(fèi)用高，一般用在直徑大于600mm的葉輪上；(3)輪蓋、葉片、輪轂整體銑制法。加工工序少，葉輪精度高，但是加工復(fù)雜，需要五軸數(shù)控加工中心來完成，加工費(fèi)用很高，一般用在直徑大于800mm的葉輪上。
[0004]對(duì)于小直徑三元葉輪，葉片尺寸小，形狀復(fù)雜，壁薄易于變形(最薄達(dá)2mm?3mm)，加工難點(diǎn)在于:
[0005](a)如果采用方法(1)，葉片熱乳成型時(shí)很容易過燒氧化和過壓，相對(duì)回彈量大，對(duì)葉片精度影響較大；
[0006](b)如果采用方法(2)，在加工葉尖時(shí)容易發(fā)生彈性變形，葉片越寬彈性變形越大，造成葉片厚薄不一，精度低；葉片數(shù)目多，進(jìn)口葉間間隙小，刀具無法伸入進(jìn)行加工；
[0007](c)如果采用方法⑶，因葉片數(shù)目多，進(jìn)口葉間間隙小，葉片進(jìn)口和葉中位置在加工時(shí)造成死角，刀具無法伸入進(jìn)行加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述小直徑三元葉輪葉片加工難的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、無回彈量、加工葉片表面光滑的小直徑閉式三元葉輪單個(gè)直紋曲面葉片的銑制方法，該方法只需用三軸數(shù)控銑床加工中心就能完成所需加工，加工精度高、成本低、時(shí)間快。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案:
[0010]小直徑閉式三元葉輪單個(gè)直紋曲面葉片的銑制方法，包括如下步驟:
[0011](a)三維建模:利用葉片實(shí)體模型數(shù)據(jù)生成直紋曲面葉片，以葉片直紋曲面為分型面進(jìn)行上下胎三維實(shí)體建模，上胎模含有凸起的待加工直紋曲面葉片，下胎模含有與所述待加工直紋曲面葉片形狀相適配的限位凹槽；
[0012](b)制備胎體:確定工藝粗糙度，按照建模模型分別加工上胎體和下胎體，上胎體含有凸起的待加工直紋曲面葉片，下胎體含有與所述待加工直紋曲面葉片形狀相適配的限位凹槽；
[0013](c)銑制葉片:將制備好的上胎體反扣到下胎體上，使上胎體凸起的待加工直紋曲面葉片與下胎體的限位凹槽相卡合，將上胎體和下胎體固定后加工銑出葉片。
[0014]其中，所述小直徑閉式三元葉輪的直徑小于600mm;所述直紋曲面葉片為等厚葉片。
[0015]所述步驟(a)中，所述限位凹槽由曲面單側(cè)拉伸切除生成，采用單側(cè)拉伸保證所建三維曲面始終保持是模具分型面，而且型線都在分型面上，便于走刀；采用加厚切除以形成與所述待加工直紋曲面葉片形狀相適配的等厚凹槽。
[0016]所述步驟(b)和步驟(c)中，加工走刀方向?yàn)橹奔y型線方向。
[0017]所述步驟(b)和步驟(c)中，加工走刀方式采用高轉(zhuǎn)速、小切深、小進(jìn)給的加工方式。
[0018]本發(fā)明還提供了實(shí)施上述小直徑閉式三元葉輪單個(gè)直紋曲面葉片的銑制方法的裝置，包括三軸數(shù)控銑床，所述三軸數(shù)控銑床具有工作臺(tái)，所述工作臺(tái)安裝有用于吸持或釋放所述下胎體的永磁吸力磁盤。
[0019]本發(fā)明小直徑閉式三元葉輪單個(gè)直紋曲面葉片的銑制方法，具有至少以下有益效果:(1)與傳統(tǒng)小直徑葉輪葉片熱乳加工方法相比，操作簡單可靠，加工葉片無回彈量，葉片表面光滑，加工精度高，子午流道曲面精度可以提高到0.1mm以內(nèi)；(2)借助胎體對(duì)葉片的X、Y向定位以及永磁吸力磁盤的Z向定位而切出單個(gè)葉片，采用三軸數(shù)控銑床即可完成所需加工，刀具成本明顯減少，加工時(shí)間可縮短2倍以上。
【附圖說明】
[0020]以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0021]圖1是本發(fā)明實(shí)施例直紋曲面葉片的中截面示意圖；
[0022]圖2是本發(fā)明實(shí)施例直紋曲面葉片的立體示意圖及胎體毛坯料的下料原理圖；
[0023]圖3是下胎體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是上胎體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是銑制葉片時(shí)上胎體和下胎體的裝配示意圖；
[0026]圖6是永磁吸力磁盤的工作原理圖。
[0027]圖中:1-直紋曲面葉片；11_直紋型線；2_下胎體；21_限位凹槽；3_上胎體；31-待加工直紋曲面葉片；4_永磁吸力磁盤；41_上磁組；42_下磁組；43_永磁體；44_磁軛。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在下面的詳細(xì)描述中，只通過說明的方式描述了本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例。毋庸置疑，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
[0029]本實(shí)施例中所針對(duì)的小直徑閉式三元葉輪，直徑為Φ 500mm，直紋曲面葉片厚度為4mm ο
[0030]小直徑閉式三元葉輪單個(gè)直紋曲面葉片的銑制方法，包括如下步驟:
[0031](a)三維建模:
[0032]參考圖