一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺，用于加工冷却风扇用整体叶轮。包括如下步骤：S1，选用棒料作为坯料，采用数控车床对棒料进行预加工，完成叶轮回转特征的加工；S2，利用五轴数控机床进行粗加工，对叶轮加工坯料采用分层加工技术；S3，经过粗加工后近成形叶轮进行半精加工中，在半精加工时叶片部分采用叶片等截面点接触加工形式，改变加工切削力方向，将叶片加工设计成沿最大半径处向内逐层增加0.3mm加工余量的“竹节式”加工方式；S4，在半精加工时流道部分的叶根圆角和叶片间部分时；S5，精加工，采用五轴联动变轴加工方式，先加工叶片再加工流道，最后加工叶根圆角。最后加工叶根圆角。最后加工叶根圆角。

【技术实现步骤摘要】
一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺


[0001]本专利技术涉及一种叶轮加工技术，特别是一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺。

技术介绍

[0002]整体叶轮是增压装置的主要组成部分，在航空、航天、机械、化工等机械领域有着广泛应用空间。随着工业装备技术的快速发展，各类增压装置的需求越来越大，对叶轮设计制造的性能要求也越来越高。目前叶轮的最高转速已达到10万转/分，这对叶轮的表面质量，致密组织及综合力学性能要求极高，因此整体叶轮叶片的设计和加工通常需考虑空气动力学和流体力学，制造中需关注叶片强度和叶片振动等因素对工作性能的影响。
[0003]同时整体叶轮作为增压装置等动力机械的关键部件，其加工质量对整机的性能影响尤为突出。整体叶轮形状复杂，分流叶片呈不规则曲面状，其扭曲角度大，加工中极易发生干涉，因此加工技术一直是制造业中的重要课题。
[0004]加工整体叶轮的关键和难点是叶片、流道及根部圆角的加工，加工工艺参数的设计是叶轮加工过程中最重要的环节，此工艺的合理与否，直接影响到整个零件的质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：提出了一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺，用于加工冷却风扇用整体叶轮。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺，包括如下步骤：
[0008]S1，选用棒料作为坯料，采用数控车床对棒料进行预加工，完成叶轮回转特征的加工，形成叶轮加工坯料的尺寸为￠150
×
50mm；
[0009]S2，利用五轴数控机床进行粗加工，对叶轮加工坯料采用分层加工技术，使刀具从圆周方向沿径向逐层向内加工，形成圆周方向环装分布刀轨，同时利用高速等高浅切方式在五轴加工中心的三轴定轴加工；
[0010]S3，经过粗加工后近成形叶轮进行半精加工中，在半精加工时叶片部分采用叶片等截面点接触加工形式，改变加工切削力方向，将叶片加工设计成沿最大半径处向内逐层增加0.3mm加工余量的“竹节式”加工方式，共分五节加工，形成台阶式逐层加厚叶片形状，半精加工最小预留加工余量0.3mm，采用五轴加工联动加工方式进行高速等高浅切加工技术，其工艺设计参数为：刀具：￠10mm球刀；主轴转速10000转/分、进给量2000mm/分、吃刀深度0.2mm、步距0.5mm；
[0011]S4，在半精加工时流道部分的叶根圆角和叶片间部分时，叶片余量1.5mm、流道0.2mm，采用五轴加工联动加工方式进行高速等高浅切加工，其工艺设计参数为：刀具：￠10mm球刀；主轴转速10000转/分、进给量2000mm/分、吃刀深度0.2mm、步距0.5mm的加工工艺参数；
[0012]S5，精加工，采用五轴联动变轴加工方式，先加工叶片再加工流道，最后加工叶根
圆角。
[0013]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述S5精加工时，叶片部分采用五轴联动变轴加工方式以点接触式加工，采用￠10R5的球形刀，吃刀深度设计为0.3mm，其工艺参数为：主轴转速8000转/分、进给量2000mm/分、吃刀深度0.2mm、步距0.3mm的加工工艺参数。
[0014]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述S5精加工时，流道部分采用五轴联动变轴加工方式以点接触式加工，其工艺参数为：采用￠10R5的球形刀，主轴转速6000转/分、进给量2000mm/分、吃刀深度0.2mm、步距0.3mm的加工工艺参数。
[0015]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述S1选用坯料时采用7050铝合金棒料。
[0016]在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述S2粗加工工艺参数为：刀具：￠10mm立铣刀；主轴转速10000转/分、进给量2000mm/分、吃刀深度1mm、步距7.5mm，加工后坯料叶片已成为留有2mm加工余量的近成形叶轮。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]本专利技术的冷却风扇用整体叶轮加工工艺，用于加工冷却风扇用整体叶轮。具有如下优势：
[0019]a)五轴高速浅切加工技术及点接触加工工艺，可以有效减少了切削应力和切削热对零件加工的影响；
[0020]b)竹节式的加工方法有效的解决开式叶轮叶片加工过程中的弹性位移和叶根强度低等结构问题，避免了刀具和叶片的变形或断裂，为后续精加工创造有利条件；
[0021]c)合理的刀具及加工工艺参数的设计，规避了刀轴矢量约束多、叶片间距小而造成的干涉和切削环境恶劣等加工难题。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的整体叶轮示意图；
[0023]图2为本专利技术的叶轮加工坯料；
[0024]图3为本专利技术的整体叶轮分层粗加工示意图；
[0025]图4为本专利技术的整体叶轮粗加工后示意图；
[0026]图5为本专利技术的整体叶轮等截面半精加工后示意图；
[0027]图6为本专利技术的整体叶轮等截面半精加工后示意图；
[0028]图7为本专利技术的流道半精加工刀轨示意图；
[0029]图8为本专利技术的整体叶轮叶片精加工示意图；
[0030]图9为本专利技术的整体叶轮流道精加工示意图；
[0031]图10为本专利技术的整体叶轮叶根圆角精加工示意图。
具体实施方式
[0032]下面结合附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0033]参阅图1
‑
10，提出了一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺，用于加工冷却风扇用整
体叶轮，叶轮需要加工的部分为：轮毂、流道、叶片及根部圆角，而加工的难点是叶片、流道和叶片根部的圆角，为此下面针对叶片、流道和叶片根部的圆角的加工工艺进行阐述，其余可采用常规技术手段，此处不在赘述。
[0034]如图1所示，冷却风扇用整体叶轮由8个开放式悬臂叶片和中部圆形轮毂单面相连而成，叶片采用的是大扭角和变圆角设计，相邻两个叶片根部间距只有17.8mm(见图中A处所示)，叶片长且悬臂。整体叶轮出口直径为￠141mm,其中8个开放式叶片叶尖壁厚1mm(见图中B处所示)，叶根壁厚3mm，叶片长度50mm，叶根圆角R3mm，由此尺寸可见薄而长的叶片结构加工时在加工切削应力作用下极易反弹，造成叶片尺寸超差，而窄小的叶片间距，又影响了刀轴的变化，使加工发生干涉，故零件的结构特点极大的增加了加工工艺设计难度。
[0035]整体叶轮验收技术条件是：
[0036]a)扇叶按数模加工，加工后粗糙度为Ra1.6；
[0037]b)扇叶加工后的面轮廓度为0.3mm；
[0038]c)整体叶轮出口直径￠141
±
0.2mm；
[0039]d)扇叶按45
°
角均布，其位置公差
±
30
′
[0040]从以上技术条件可知，对于开式叶轮，要保证如此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冷却风扇用整体叶轮加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：S1，选用棒料作为坯料，采用数控车床对棒料进行预加工，完成叶轮回转特征的加工，形成叶轮加工坯料的尺寸为￠150
×
50mm；S2，利用五轴数控机床进行粗加工，对叶轮加工坯料采用分层加工技术，使刀具从圆周方向沿径向逐层向内加工，形成圆周方向环装分布刀轨，同时利用高速等高浅切方式在五轴加工中心的三轴定轴加工；S3，经过粗加工后近成形叶轮进行半精加工中，在半精加工时叶片部分采用叶片等截面点接触加工形式，改变加工切削力方向，将叶片加工设计成沿最大半径处向内逐层增加0.3mm加工余量的“竹节式”加工方式，共分五节加工，形成台阶式逐层加厚叶片形状，半精加工最小预留加工余量0.3mm，采用五轴加工联动加工方式进行高速等高浅切加工技术，其工艺设计参数为：刀具：￠10mm球刀；主轴转速10000转/分、进给量2000mm/分、吃刀深度0.2mm、步距0.5mm；S4，在半精加工时流道部分的叶根圆角和叶片间部分时，叶片余量1.5mm、流道0.2mm，采用五轴加工联动加工方式进行高速等高浅切加工，其工艺设计参数为：刀具：￠10mm球刀；主轴转速10000转/分、进给量2000mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟才，马静美，
申请(专利权)人：贵州新安航空机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：