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离心式压缩机三元叶轮加工工艺
2013-2-28  来源:  作者:沈阳鼓风机集团 崔莲顺 孟 磊

      一、三元叶轮的造型

 

      叶片曲面包括: 圆头部分和叶身部分。根据设计图纸要求, 通常制造一个椭圆形叶片圆头。椭圆形长轴与短轴的比例值根据对叶轮的不同要求来定, 一般为3. 0。将叶身上的点与叶片圆头上的点圆滑结合在一起, 形成完整的叶片曲面上的点, 从而造出完整的叶片曲面。如果已经给出一系列圆头上的点, 可以直接用这些点加上叶片叶身上的点形成叶片曲面。通过定义叶片数, 形成了各个叶片之间的通道。盖盘曲面和轴盘曲面均为回转面。

 

      二、三元叶轮加工刀具

 

      本着高效率, 低成本, 高刚性的原则, 在系统开发过程中, 将刀具分为粗加工球头锥形铣刀和精加工球头锥形铣刀。

 

      粗加工球头锥形铣刀: 短刃( 带分屑槽) , 刚性好, 价格低, 效率高。

 

      精加工球头锥形铣刀: 长刃, 刚性较差, 价格较高, 只用于叶片精加工。

 

      三、在CAM 环境中制定流程合理的工艺

 

      三元叶轮加工应分为4 部分: 通道粗加工、圆头精加工、叶片精加工及轮毂精加工。

 

      1. 通道的粗加工

 

      方法采用从叶片入口处进刀, 三角形走刀, 顺铣方式。

 

      在叶片深度方向上, 分多层加工, 一般深度选为与刀具直径大体相同。在开槽的第一刀, 走刀速度为扩槽的0. 5 , 一次将每一层直接开出。

 

      由于在叶片深度方向上的通道宽度有所不同,所以可根据通道宽度大小和加工深度大小来选用不同直径、不同长度的锥形粗加工铣刀, 以便于提高加工效率和加工的稳定性。

 

      在每层的轨迹与轨迹之间的间距一般选为0. 7~ 0. 8 的刀具直径。叶片表面和圆头表面的余量可根据叶轮直径和通道大小而定, 一般为0. 5~ 1. 0mm, 轮毂表面的余量为0. 6~ 1. 0mm。对于大直径、叶片数比较少的叶轮, 可以选刚性较好的大直径锥形粗铣刀, 在这种情况下, 叶片表面余量通常选0. 8~ 1. 0mm, 轮毂表面余量通常选1mm

 

      2. 圆头的精加工

 

      对于叶片圆头选顺铣方式, 一种是恒定深度侧铣, 另外一种是从盖盘到轴盘方向点接触式铣圆头。

 

   

  

      在余量方面, 靠尖部的位置余量为0. 0mm, 靠叶片部位给有一定的余量, 一般为0. 2mm, 这样可保证在精加工叶片和圆头之间不留任何接刀痕迹。

 

      3. 叶片的精加工

 

      为了保证加工质量, 考虑刀具的切削特点, 采用顺铣的加工方式进行。

 

      对于叶片侧加工余量, 可根据加工经验, 编制适应性良好的精加工程序, 使操作者根据加工的实际情况选择余量适合的精加工程序, 同时在叶片头部进口处适当给出一定的余量, 使得在精加工时避开已加工好的圆头表面。

 

      4. 轮毂表面的精加工

 

      这一步采用从入口进刀, 从上往下走刀的顺铣方式将流道按流线方向加工出来。轨迹与轨迹之间最大的波峰和波谷高度按照图纸要求, 得出最大轨迹数。余量在轮毂侧0. 0mm, 在叶片侧给0. 5~ 1. 0mm不等, 具体选用标准可根据叶轮大小与通道大小而定。

 

      5. 机床进给速度控制

 

      在五坐标加工中心, 机床的运动是五轴( XYZAB) 联动, 而一般常用的每分钟进给量限于三坐标XYZ 联动的数控加工。对于五轴XYZAB的联动, 进给速度最好采用时间的倒数, 这样在满足XYZ 运动的同时又能满足两个转轴AB( C) 的运动, 使切削更加均匀, 既提高了加工的稳定性和加工效率, 同时又提高了叶片表面的加工质量。

 

      在CAD/ CAM 环境中通过对加工模型到加工相关的关键技术的有效控制, 可以快速地搭建起可操作性强, 自适应能力优秀的三元叶轮加工专家系统。该系统可以使新人在不十分了解具体方法的条件下, 快捷地完成加工指令的生成过程, 在大幅度提升三元叶轮加工质量和生产效率的同时, 也为其他复杂零件的数控加工积累了宝贵经验。

 
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