專利名稱：一種半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種航空發(fā)動機整體葉輪的加工方法，特別是涉及一種具有長短葉片結構的半開離心式整體葉輪的高效加工方法，屬于機械加工技術領域。
背景技術：
整體葉輪是一種非常具有代表性的復雜曲面加工的典型零件，廣泛應用于航空航天、冶金、軍工、石化、電力等多個領域，是風機、發(fā)動機、壓縮機、水泵等機械的核心部件。葉輪加工質量的好壞和加工精度是否滿足要求直接決定著整機性能的優(yōu)劣。在整體葉輪的制造中，由于整體葉輪結構的復雜性，其數控加工技術一直是制造業(yè)的難點，因此，有關整體葉輪的數控加工工藝的研究工作十分活躍。專利申請?zhí)枮?01010611522. 7的中國發(fā)明專利公開了一種整體葉輪葉片部分五軸聯動變軸插銑數控加工的方法，這種方法的特點是采用五軸聯動變軸插銑加工方式解決了自由曲面固定軸插銑后需用球頭銑刀進行光整處理的難題。專利申請?zhí)枮?0061012M73.X的中國發(fā)明專利公開了一種整體葉輪葉片的插銑刀加工方法，這種方法采用插銑刀同時選擇基本垂直于葉片頂面弧線的進給方向進行加工，其特點在于進給方向為刀具軸向，刀具與工件不易產生干涉，同時，刀具路徑短。專利申請?zhí)枮?201110053225. X、CN200610075992. X、CN200510111073. 9 等中國發(fā)明專利也都介紹了幾種整體葉輪的加工方法。上述專利存在的一個共同點是都沒有提到被加工材料在整體葉輪加工中的重要性，只是強調了加工工序的安排和刀具走刀路徑的選擇，以及所使用的刀具的選取。

發(fā)明內容
本發(fā)明針對現有技術存在的上述不足，提供一種半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法，其采用一整套由多種加工方式結合的數控加工方法，完成對材質為鎳基高溫合金、具有長短葉片結構的整體葉輪的加工，解決在采用典型的難加工材料——鎳基高溫合金作為坯料制造整體葉輪的過程中所存在的難題。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法，其在五軸數控加工中心上進行如下步驟步驟1 整體葉輪的流道的初次粗加工——利用插銑刀粗加工流道的出氣口和進氣口，利用不同直徑的插銑刀粗加工左側流道和右側流道，利用小直徑插銑刀加工左側流道使之貫通，利用插銑刀對左側流道和右側流道進行二次加工，對小葉出氣口進行初次加工；步驟2 整體葉輪的大葉緣的加工——利用整體銑刀槽銑流道底部的大葉緣，利用整體銑刀加工大葉緣的外形，利用錐度球頭銑刀對大葉緣進行半精加工和精加工，完成大葉緣的加工；
步驟3 整體葉輪的小葉緣的加工——利用整體銑刀槽銑流道底部的小葉緣，利用整體銑刀加工小葉緣的外形，利用錐度球頭銑刀對小葉緣進行半精加工和精加工，完成小葉緣的加工；步驟4 整體葉輪的葉片的初次加工——利用不同直徑的整體銑刀通過五軸側銑方式對大葉片進行初次加工，獲得大葉片的正面外形，利用不同直徑的整體銑刀通過五軸側銑方式對小葉片進行初次加工，獲得小葉片的正面外形，之后，利用整體銑刀對進氣口、 左側流道和右側流道進行二次加工，去除步驟1加工后留下的加工余量；步驟5 所述葉片的半精加工——利用整體錐度銑刀通過側銑方式分別對大葉片和小葉片進行半精加工；步驟6 去除殘料一利用錐度球頭銑刀精銑流道底面，去除加工區(qū)域內剩余的殘料，完成流道底面的加工；步驟7 所述葉片的精加工——利用整體錐度銑刀通過側銑方式分別對大葉片和小葉片進行精加工，利用整體錐度球頭銑刀分別對大葉片和小葉片進行清根處理，完成整體葉輪的加工。本發(fā)明所述的半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法中，該整體葉輪的基體材料為鎳基高溫合金，其具有長短兩種類型的大葉片和小葉片。本發(fā)明的有益效果是解決了以鎳基高溫合金這種難加工材料作為坯料的半開離心式具有長短葉片的整體葉輪的加工問題，提高了鎳基高溫合金整體葉輪的加工效率和零件合格率，對類似的難加工材料的葉輪的高效加工具有十分有意義的參考價值。


圖1為采用本發(fā)明所述方法加工的整體葉輪結構示意圖。圖2為圖1的葉片型線局部放大圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明，闡述所述半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法各個步驟的詳細情況。本發(fā)明所述的高效加工方法采用五軸數控加工方式，利用插銑、側銑、槽銑等多種加工方法，先后經過粗加工——半精加工——精加工，選用多種不同類型的銑刀，對整體葉輪進行加工成型。請參閱圖1和圖2，該整體葉輪為類圓錐臺狀構件，其中心設有中心通孔， 靠近該中心通孔的內側為進氣口 4，遠離中心通孔的外側為出氣口 1，在進氣口 4與出氣口 1之間的葉輪表面上直立地設置有相間排列的長類型大葉片10和短類型小葉片11，大葉片10與小葉片11之間為流道底面12。所述整體葉輪的基體材料為一種典型的難加工材料——鎳基高溫合金。所述高效加工方法在五軸數控加工中心上進行如下具體步驟步驟1 整體葉輪的流道的初次粗加工——利用插銑刀先后粗加工流道的出氣口 1的右側2和左側3，在加工包角時應增加刀路；利用插銑刀粗加工流道的進氣口 4 ；利用不同直徑的插銑刀粗加工左側流道5和右側流道6 ；利用小直徑插銑刀加工左側流道5使之貫通；利用插銑刀對左側流道5和右側流道6進行補插加工，去除殘料；對小葉出氣口 7進行初次加工。步驟2 整體葉輪的大葉緣8的加工——利用整體銑刀槽銑流道底部的大葉緣8 ； 利用整體銑刀加工大葉緣8的外形；利用錐度球頭銑刀對大葉緣8進行半精加工和精加工， 完成大葉緣8的加工。步驟3 整體葉輪的小葉緣9的加工——利用整體銑刀槽銑流道底部的小葉緣9 ； 利用整體銑刀加工小葉緣9的外形；利用錐度球頭銑刀對小葉緣9進行半精加工和精加工， 完成小葉緣9的加工。步驟4 整體葉輪的葉片的初次加工——利用不同直徑的整體銑刀，通過五軸側銑方式對大葉片10進行初次加工，獲得大葉片10的正面外形；利用不同直徑的整體銑刀，通過五軸側銑方式對小葉片11進行初次加工，獲得小葉，11的正面外形；之后，利用整體銑刀對進氣口、左側流道5和右側流道6進行二次加工，去除步驟1加工后留下的加工余量。步驟5 所述葉片的半精加工——利用整體錐度銑刀通過側銑方式分別對大葉片 10和小葉片11進行半精加工。步驟6 去除殘料——利用錐度球頭銑刀精銑流道底面12，去除加工區(qū)域內剩余的殘料，完成流道底面12的加工。步驟7 葉片的精加工——利用整體錐度銑刀通過側銑方式分別對大葉片10和小葉片11進行精加工；利用整體錐度球頭銑刀分別對大葉片10和小葉片11進行清根處理， 完成整體葉輪的加工。本發(fā)明采用五軸數控加工的方式，通過多種銑削方式和銑削刀具的選擇，解決了長短葉片結構的半開離心式整體葉輪的加工問題，提高了鎳基高溫合金整體葉輪的加工效率和零件合格率，為鎳基高溫合金整體葉輪的加工提供了一整套的加工方法。本發(fā)明也適用于類似的具有長短葉片結構的離心式整體葉輪的高效加工。
權利要求
1.一種半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法，其特征在于在五軸數控加工中心上進行如下步驟步驟1 整體葉輪的流道的初次粗加工一利用插銑刀粗加工流道的出氣口(1)和進氣口 G)，利用不同直徑的插銑刀粗加工左側流道( 和右側流道(6)，利用小直徑插銑刀加工左側流道( 使之貫通，利用插銑刀對左側流道( 和右側流道(6)進行二次加工，對小葉出氣口(7)進行初次加工；步驟2 整體葉輪的大葉緣(8)的加工——利用整體銑刀槽銑流道底部的大葉緣(8)， 利用整體銑刀加工大葉緣(8)的外形，利用錐度球頭銑刀對大葉緣(8)進行半精加工和精加工，完成大葉緣(8)的加工；步驟3 整體葉輪的小葉緣(9)的加工——利用整體銑刀槽銑流道底部的小葉緣(9)， 利用整體銑刀加工小葉緣(9)的外形，利用錐度球頭銑刀對小葉緣(9)進行半精加工和精加工，完成小葉緣(9)的加工；步驟4 整體葉輪的葉片的初次加工——利用不同直徑的整體銑刀通過五軸側銑方式對大葉片(10)進行初次加工，獲得大葉片(10)的正面外形，利用不同直徑的整體銑刀通過五軸側銑方式對小葉片(11)進行初次加工，獲得小葉片(11)的正面外形，之后，利用整體銑刀對進氣口 G)、左側流道( 和右側流道(6)進行二次加工，去除步驟1加工后留下的加工余量；步驟5 所述葉片的半精加工——利用整體錐度銑刀通過側銑方式分別對大葉片(10) 和小葉片(11)進行半精加工；步驟6 去除殘料——利用錐度球頭銑刀精銑流道底面(12)，去除加工區(qū)域內剩余的殘料，完成流道底面(1 的加工；步驟7 所述葉片的精加工——利用整體錐度銑刀通過側銑方式分別對大葉片(10)和小葉片(11)進行精加工，利用整體錐度球頭銑刀分別對大葉片(10)和小葉片(11)進行清根處理，完成整體葉輪的加工。
2.根據權利要求1所述的半開離心式具有長短葉片結構的整體葉輪高效加工方法，其特征在于所述整體葉輪的基體材料為鎳基高溫合金，其具有長短兩種類型的大葉片(10) 和小葉片(11)。
全文摘要
一種半開離心式具有長短葉片的整體葉輪高效加工方法，采用五軸數控加工方式，利用插銑、側銑、槽銑等多種加工方法，先后經過粗加工—半精加工—精加工，選用多種不同類型的銑刀，對材質為鎳基高溫合金的整體葉輪進行加工成型，其在五軸數控加工中心上進行如下具體步驟1、流道的初次粗加工；2、大葉緣8的加工；3、小葉緣9的加工；4、葉片的初次加工；5、葉片的半精加工；6、去除殘料；7、葉片的精加工。本發(fā)明解決了長短葉片結構的半開離心式整體葉輪的加工難題，提高了鎳基高溫合金整體葉輪的加工效率和零件合格率，本發(fā)明也適用于類似的具有長短葉片結構的離心式整體葉輪的高效加工。
文檔編號B23C3/18GK102489761SQ201110436308
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權日2011年12月22日
發(fā)明者安慶龍, 李軍利, 牛秋林, 蔡曉江, 陳明 申請人:上海交通大學