一种叶轮双列开槽插铣补加工方法技术

本发明专利技术提供一种叶轮双列开槽插铣补加工方法，属于机械加工及工具领域。步骤为：构建半开式整体叶轮模型；对叶轮流道进行粗加工；建立双列开槽插铣加工后两条刀具轨迹间的材料残余几何模型，选取插铣补加工刀具；规划插铣补加工刀具轨迹，进行插铣补加工，来清除双列开槽插铣加工后的残余材料；根据双列开槽插铣补加工后刀具轨迹间的材料残余情况，判断是否进行第二次插铣补加工；将刀具轨迹信息转变为加工程序，驱动机床完成叶轮流道双列开槽插铣补加工。本发明专利技术是对现有双列开槽插铣工艺的补充和完善，能够进一步提高加工效率20％左右；实施简单，将促进插铣技术在叶轮加工中的应用，具有显著的社会和经济效益。具有显著的社会和经济效益。具有显著的社会和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种叶轮双列开槽插铣补加工方法


[0001]本专利技术涉及机械加工及工具
，具体而言，尤其涉及一种叶轮双列开槽插铣补加工方法。

技术介绍

[0002]离心压缩机广泛应用于航空航天、石油化工、天然气、汽车等行业中，是一种典型的基础工业核心设备。半开式叶轮作为离心压缩机的核心部件，其加工工艺的优劣将直接影响加工效率和生产成本，一直是科研院所和企业的研究热点和竞争利器。
[0003]随着叶轮应用场合的日益多样化，对叶轮的服役寿命和工作效率要求越来越高。通过一个原始毛坯，以数控机床为代表的切削加工是目前叶轮高质高效加工的主流方法。面向叶轮流道的粗加工，CAM软件商早期开发了五轴联动层切工艺，该工艺可以勉强胜任小尺寸叶轮，但难以满足大尺寸叶轮对高材料去除率的需求；近年来，新型大进给切削刀具配合3+2定位五轴加工，提出的大进给层切工艺显著提高了半开式叶轮的粗加工效率。
[0004]最近，魏等人将插铣加工技术应用于半开式叶轮加工，提出了双列开槽五轴插铣工艺。插铣加工刀具沿轴向进给，径向切削力分量小，加工系统稳定性强，加工效率是大进给层铣加工的3倍以上。叶轮的双列开槽插铣工艺尚处于实际验证阶段，对于叶片曲率较大的叶轮流道应用效果较好，对于叶片曲率较小的叶轮流道，为了保证叶片粗加工余量的均匀一致性，刀轴矢量矢量变化剧烈，两列插铣刀具轨迹间的材料残余过多，且几何特征复杂，为后续的半精加工带来了极大的困难，严重制约了双列开槽插铣加工的效率优势。

技术实现思路

[0005]根据上述提出的叶轮的双列开槽插铣工艺尚处于实际验证阶段，于叶片曲率较小的叶轮流道，为了保证叶片粗加工余量的均匀一致性，刀轴矢量矢量变化剧烈，两列插铣刀具轨迹间的材料残余过多，且几何特征复杂，为后续的半精加工带来了极大的困难，严重制约了双列开槽插铣加工的效率优势的技术问题，而提供一种叶轮双列开槽插铣补加工方法。本专利技术主要通过在叶轮流道粗加工后，建立双列开槽插铣加工后两条刀具轨迹间的材料残余几何模型，选取插铣补加工刀具，规划插铣补加工刀具轨迹，进行插铣补加工，来清除双列开槽插铣加工后的残余材料，之后，根据双列开槽插铣补加工后刀具轨迹间的材料残余情况，判断是否进行第二次插铣补加工，将刀具轨迹信息转变为加工程序，驱动机床完成叶轮流道双列开槽插铣补加工，从而可以使双列开槽插铣工艺适应不同几何的复杂叶轮流道，促进插铣技术在叶轮粗加工中的推广应用，提高叶轮加工效率，降低生产成本。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种叶轮双列开槽插铣补加工方法，包括如下步骤：
[0008]步骤S1、构建半开式整体叶轮模型；
[0009]步骤S2、对叶轮流道进行粗加工；
[0010]步骤S3、建立双列开槽插铣加工后两条刀具轨迹间的材料残余几何模型，选取插
铣补加工刀具；
[0011]步骤S4、规划插铣补加工刀具轨迹，进行插铣补加工，来清除双列开槽插铣加工后的残余材料；
[0012]步骤S5、根据双列开槽插铣补加工后刀具轨迹间的材料残余情况，判断是否进行第二次插铣补加工；
[0013]步骤S6、将刀具轨迹信息转变为加工程序，驱动机床完成叶轮流道双列开槽插铣补加工。
[0014]进一步地，所述步骤二的具体步骤如下：分析半开式整体叶轮流道几何，制定双列开槽插铣工艺方案，对叶轮流道进行粗加工。
[0015]进一步地，所述步骤三的具体步骤如下：建立双列开槽插铣加工后两条刀具轨迹间的材料残余几何模型，将流道划分为多段，根据残余高度几何、叶轮轮毂曲面曲率和常用刀具尺寸序列，分别选定每一段流道对应使用的不同直径的插铣补加工刀具。
[0016]进一步地，所述步骤S4的具体步骤如下：
[0017]S41、规划插铣补加工刀具轨迹；
[0018]S42、规划插铣补加工刀位序列点坐标和走刀方向；
[0019]S43、规划插铣补加工各刀位点的路径、刀轴矢量和轴向抬刀距离，进行插铣补加工。
[0020]进一步地，所述步骤S41中，沿叶轮流道方向规划插铣补加工刀具轨迹。
[0021]进一步地，所述步骤S42中，利用直线插补命令，来规划插铣补加工刀位序列点坐标和走刀方向。
[0022]进一步地，所述步骤S43中，以插铣顶刀、刀具轮毂干涉和切削几何均匀性等为约束条件，来规划插铣补加工各刀位点的路径、刀轴矢量和轴向抬刀距离。
[0023]进一步地，所述插铣补加工刀具轨迹沿双列开槽插铣两条刀具轨迹间材料残余方向。
[0024]进一步地，在不同的插铣补加工刀具轨迹分段区间内，插铣补加工刀具直径根据轮毂面曲率和双列开槽插铣两条刀具轨迹间材料残余几何确定。
[0025]较现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0026]1、本专利技术提供的叶轮双列开槽插铣补加工方法，可以使双列开槽插铣工艺适应不同几何的复杂叶轮流道，促进插铣技术在叶轮粗加工中的推广应用，提高叶轮加工效率，降低生产成本。
[0027]2、本专利技术提供的叶轮双列开槽插铣补加工方法，对现有双列开槽插铣工艺的补充和完善，解决了现有双列开槽插铣加工复杂几何流道时材料残余过多的问题，能够进一步提高加工效率20％左右。
[0028]3、本专利技术提供的叶轮双列开槽插铣补加工方法，实施简单，将促进插铣技术在叶轮加工中的应用，具有显著的社会和经济效益。
[0029]4、本专利技术提供的叶轮双列开槽插铣补加工方法，叶轮流道双列开槽插铣加工工序后，对两条插铣刀具轨迹间的材料残余进行补充插铣加工，刀具直径根据残余高度几何和叶轮轮毂面曲率选择，刀位点路径、刀轴矢量和轴向抬刀距离根据残余高度几何和叶轮流道方向确定，基于补充插铣加工后的材料残余高度几何确定是否进行再次补充插铣加工，
以保证叶轮流道轮毂面的粗加工余量均匀，便于后续半精加工。
[0030]综上，应用本专利技术的技术方案能够解决现有技术中叶轮的双列开槽插铣工艺尚处于实际验证阶段，于叶片曲率较小的叶轮流道，为了保证叶片粗加工余量的均匀一致性，刀轴矢量矢量变化剧烈，两列插铣刀具轨迹间的材料残余过多，且几何特征复杂，为后续的半精加工带来了极大的困难，严重制约了双列开槽插铣加工的效率优势的问题。
[0031]基于上述理由本专利技术可在半开式整体叶轮双列开槽插铣加工等领域广泛推广。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0033]图1为本专利技术半开式整体叶轮的结构示意图。
[0034]图2为本专利技术双列开槽插铣后的材料残余的示意图。
[0035]图3为本专利技术插铣补加工刀具轨迹及加工后的叶轮流道示意图。
具体实施方式
[0036]需要说明的是，在不冲突的情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种叶轮双列开槽插铣补加工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、构建半开式整体叶轮模型；步骤S2、对叶轮流道进行粗加工；步骤S3、建立双列开槽插铣加工后两条刀具轨迹间的材料残余几何模型，选取插铣补加工刀具；步骤S4、规划插铣补加工刀具轨迹，进行插铣补加工，来清除双列开槽插铣加工后的残余材料；步骤S5、根据双列开槽插铣补加工后刀具轨迹间的材料残余情况，判断是否进行第二次插铣补加工；步骤S6、将刀具轨迹信息转变为加工程序，驱动机床完成叶轮流道双列开槽插铣补加工。2.根据权利要求1所述的叶轮双列开槽插铣补加工方法，其特征在于，所述步骤二的具体步骤如下：分析半开式整体叶轮流道几何，制定双列开槽插铣工艺方案，对叶轮流道进行粗加工。3.根据权利要求1所述的叶轮双列开槽插铣补加工方法，其特征在于，所述步骤三的具体步骤如下：建立双列开槽插铣加工后两条刀具轨迹间的材料残余几何模型，将流道划分为多段，根据残余高度几何、叶轮轮毂曲面曲率和刀具尺寸序列，分别选定每一段流道对应使用的不同直径的插铣补加工刀具。4.根据权利要求1所述的叶轮双列开槽插铣补加工方法，其特征在于，所述步骤S4的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明龙，魏兆成，舒鑫，雍建华，王敏杰，王学勤，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：