一种整体叶轮叶片部分五轴联动变轴插铣数控加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102085576A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102085576A(43)申请公布日2011.06.08(21)申请号201010611522.7(22)申请日2010.12.29(71)申请人沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司地址110043辽宁省沈阳市大东区东塔街6号(72)发明人岳召启张积瑜李丹李家永杨楠(74)专利代理机构沈阳东大专利代理有限公司21109代理人刘晓岚(51)Int.Cl.B23C3/18(2006.01)B23Q15/013(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种整体叶轮叶片部分五轴联动变轴插铣数控加工方法(57)摘要一种整体叶轮叶片部分五轴联动变轴插铣数控加工方法，按以下步骤进行：1)将零件待加工的空间自由曲面拆分成多个待加工区域；2)分析刀具加工过程中的受力情况；3）选择合适的插铣刀；4）规划加工路线；5）生成数控刀具轨迹；6）数控程序仿真；7）编辑数控程序；8）加工零件；其特点是采用五轴联动变轴插铣方式，提高了整体叶轮粗开槽去除大余量加工效率，解决了自由曲面固定轴插铣后，其叶片表面残余余量不均匀，需采用球形铣刀进行光整处理的加工难题；本发明可用于轴流式整体叶轮、整体叶环等复杂自由曲面结构类需去除大余量零件的五轴数控铣加工及离心式整体叶轮、模具加工等简单自由曲面结构类零件的多轴数控铣加工。CN1028576ACCNN110208557602085579A权利要求书1/1页1.一种整体叶轮叶片部分五轴联动变轴插铣数控加工方法，其特征在于：按以下步骤进行：1)将空间自由曲面拆分成多个待加工区域（2）在每个待加工区域（2）中，保证在刀具（4）切削方向上切削起始点与终止点之间曲率方向尽量一致，刀具（4）在加工及横越方向上曲率变化不大于10％；2)分析刀具（1）加工过程中的受力情况由于插铣刀对径向力的耐受程度较小，因此，必须将插铣刀在五轴联动加工过程中的每一点的受力状态分析清楚，以保证加工过程中插铣刀所承受的径向力最小，同时还要考虑到插铣刀刀具圆角R部位的耐用度；3）选择合适的插铣刀根据步骤1）、2）项分析，为保证加工效率，插铣刀具（4）直径不宜太小，同时要考虑到避免切削及退刀过程中刀杆与零件的碰撞研磨，因此，刀片间必需有较强的容屑能力，尽量选择标准刀具；另外，根据插铣刀切削刃不过中心的特点，刀具（4）切削运动方向的侧面需预先开槽，以保证刀具（4）非切削部位无干涉；4）规划加工路线依据插铣刀的加工特点，刀具轨迹（6）步进方向切削深度应由深到浅的方式加工，在步进方向上沿曲面前进，切削宽度会有变化，为了保证非切削部位与零件发生碰撞，切削步距应不大于刀具切削刃宽度的50％；5）生成数控刀具轨迹（6）利用UG三维CAD设计软件和MAX—PAC透平叶轮数控加工编程软件包的多轴编程功能，在选定的切削区域中建立并生成刀具轨迹（6）；6）数控程序仿真生成的刀具轨迹（6）经过VERICUT数控加工仿真系统进行刀具轨迹（6）的仿真，并检查在仿真中是否存在过切、欠切或刀具干涉；如果有过切、欠切或刀具干涉，执行步骤7）；如果无过切、欠切或刀具干涉，跳过步骤7），直接执行步骤8）；7）编辑数控程序找出出现过切、欠切或刀具干涉的语句；如果问题或程序语句较多、较复杂，则重新调整、计算程序，如果问题较少或较简单时，可以用手工方法进行微调，由于调整A、B轴对调整量的影响较大，一般手工调整时仅调整X、Y、Z三个线性轴的数值，通常调整量不大于1mm，调整完成后跳到步骤6）；8）加工零件。2CCNN110208557602085579A说明书1/4页一种整体叶轮叶片部分五轴联动变轴插铣数控加工方法技术领域[0001]本发明属于机械制造技术领域，涉及一种机械零件的加工方法，特别涉及一种整体叶轮叶片部分五轴联动变轴插铣数控加工方法。背景技术[0002]整体叶轮加工技术是先进航空发动机的关键技术之一，受特种加工技术对材料性能影响及加工精度等要求的限制，机械加工仍是应用最广泛的加工方法；整体叶轮中叶片部分为复杂自由曲面，叶片部分无法直接锻造成型，因此，整体叶轮的毛坯多为整体锻件，这就造成了整体叶轮在加工过程中材料的去除率大增，最大去除率可达93％以上。目前，整体叶轮的加工方法多采用钻铣或变位插铣粗开槽，由于钻铣或变位插铣属于固定轴加工方式，而自由曲面形状较为复杂，因此，欠切部位及欠切量都很大，必须采用球头铣刀或端R铣刀点位铣加工的方法以去除欠切量。由于该种加工方法为至少两次加工而成，加工时间增加了一倍，数据处理量大，加工效率低。因此整体叶轮的粗开槽加工过程中，采用何种刀具，使用何种加工方法，使得加工表面余量更加均匀，为精铣加工提供保障，同时提高加工效率，降低加工