CN104741881B - 压气机叶轮叶片的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压气机叶轮叶片的制作方法，步骤1)压铸成型，叶片前缘预留的加工余量为叶身预留加工余量的15％‑25％；步骤2)粗铣叶片，采用绕铣叶片整体的方式，从叶身背弧的出口部位下刀，先铣削叶身背弧，接着铣削至叶片前缘，再铣削至叶身内弧，最后从叶身内弧的出口部位铣出，铣掉叶身65％‑75％的加工余量，铣掉叶片前缘70％‑80％的加工余量；步骤3)精铣叶片，铣掉叶身、叶片前缘剩余的加工余量。它采用绕铣叶片整体的方式加工叶片，加工路径、加工时间更短，铣削效率更高，刀具的使用寿命更长，加工出的叶片前缘的变形小，精度更高。
Description
技术领域
本发明涉及压气机叶轮制造领域，特别是涉及一种压气机叶轮叶片的制作方法。
背景技术
近年来，因资源浪费造成能源紧缺，各加工成本的大幅上涨，使各企业都向着能源的再次运用，即环保型，节能型企业转变，其中降低浪费，提高生产效率是公司节能，增效的最有效的手段。而压气机叶轮作为动力***的关键部件，其叶片加工质量的好坏和加工效率的高低会直接影响到压气机叶轮所压缩的气体流量的多少，进而关系到动力***的性能好坏与企业的成本高低。减小压气机叶轮的叶片变形量就成为加工核心部件中的关键环节，体现在以下几方面：
1、压气机叶轮的叶片不仅前倾后弯严重，整个叶轮还是高速回转部件，属于动力***中的关键零件；
2、压气机叶轮的叶片薄且长，容易变形，其加工质量的好坏直接关系到叶轮转子的性能优良。
3、压气机叶轮叶片压缩的是气体，气体以流量来计算，其叶片的加工精度会直接影响流量的大小。
现有的压气机叶轮叶片的制作方法中，压气机叶轮毛坯上，叶片前缘预留的加工余量与叶身预留加工余量相同，精铣压气机叶轮叶片的原始工艺流程如下：
在铣削叶片过程中，采用两种铣削方式并进行分段铣削叶身和前缘，其一：叶身段采用的是绕铣，即刀尖贴着叶根，刀具侧刃贴着叶身铣削叶身段，其二：前缘段采用的是插铣(加工方法和加工余量密切相关，余量多，加工切削力大，绕铣变形严重，传统就只能以时间为代价采用插铣变形会小一点)，即刀尖在前缘处从叶尖顺着前缘铣削至叶根，并由几十条来回的刀路共同铣削成为前缘。并且两次铣削，第一次和第二次的铣削加工余量一样，并且叶片前缘和叶身的加工去除余量也一样。即是叶片前缘和叶身的余量第一次均去除0.5mm，第二次均去除0.5mm,并且第一次和第二次的走刀速度均相同。如下表所示：
但此种余量的设置方法，在加工时有以下不足：
1、前缘采用的是插铣，由刀尖多次(多达几十次)来回的由叶尖铣削至叶根的方式进行铣削，使加工路径太长，导致加工时间长，效率过于低下。
2、插铣方式时，由于刀具的刀尖长时间的独自参与切削加工，使刀具的刀尖刃口磨损较快，刀具的侧刃刃口磨损较慢，导致刀具用于后期的叶身加工时，所加工出的叶片型面精度不一致。
3、插铣叶片前缘时，由于插铣的切削力本就比绕铣的切削力大，再加之传统的精铣余量大，就使得前缘的变形增大。
4、刀具刀尖直径较小，其刚性比较差，精铣时对前缘进行大余量插铣， 会加大精铣刀具的负载，从而使刀具产生一定程度的弹性变形，刀具长时间变形加工，会大幅度减少刀具的寿命。
5、因插铣引起刀具铣削力较大，进而叶片的加工误差就增大。
6、叶片叶身和叶片前缘余量相同且过大，导致刀具在加工叶片前缘时，叶片较薄、余量与切削力较大，且走刀速度较快，导致叶片前缘崩刃且变形，进而留下缺陷。
7、因走刀速度都一样，导致叶片前缘发震现象严重，进而光洁度和表面质量都很差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种压气机叶轮叶片的制作方法，它采用绕铣叶片整体的方式加工叶片，加工路径、加工时间更短，铣削效率更高，刀具的使用寿命更长，加工出的叶片前缘的变形小，精度更高。
本发明的目的是这样实现的：
一种压气机叶轮叶片的制作方法，该方法按以下步骤进行：
步骤1)压铸成型，在压气机叶轮毛坯上，叶片前缘预留的加工余量为叶身预留加工余量的15％-25％；
步骤2)粗铣叶片，采用绕铣叶片整体的方式，从叶身背弧的出口部位下刀，先铣削叶身背弧，接着铣削至叶片前缘，再铣削至叶身内弧，最后从叶身内弧的出口部位铣出，铣掉叶身65％-75％的加工余量，铣掉叶片前缘70％-80％的加工余量；
步骤3)精铣叶片，采用绕铣叶片整体的方式，从叶身背弧的出口部位下 刀，先铣削叶身背弧，接着铣削至叶片前缘，再铣削至叶身内弧，最后从叶身内弧的出口部位铣出，铣掉叶身、叶片前缘剩余的加工余量。
优选地，步骤1)中，叶片前缘预留的加工余量为叶身预留加工余量的20％；步骤2)中，铣掉叶身70％的加工余量，铣掉叶片前缘75％的加工余量。
优选地，步骤1)中，叶片前缘预留的加工余量为0.2mm。
优选地，步骤2)中，铣削叶身的走刀速度为300mm/min，铣削叶身背弧、前缘相接位置至前缘中部，走刀速度从300mm/min逐渐降至200mm/min,铣削前缘中部至叶身内弧、前缘相接位置，走刀速度从200mm/min逐渐升至300mm/min。
优选地，步骤3)中，铣削叶身、叶片前缘的走刀速度均为300mm/min。
由于采用了上述技术方案，按插铣转换为绕铣加工方式后铣削加工，满足了图纸技术要求，并使本发明具有如下有益效果：
1、插铣转换为绕铣，大幅度减少加工路径，大大的提高了加工效率。
2、插铣转换为绕铣，由于刀具的刀尖不需要再独自参与切削加工，使刀具的刀尖刃口磨损与刀具的侧刃刃口磨损相同，刀具用于后期的叶身加工时，所加工出的叶片型面精度相同，质量更好。
3、插铣转换为绕铣，由于绕铣本身切削力较小，再加上加工余量小，尤其是精铣余量较小，使叶片的变形量得以降低，精度提高；而且极大的降低了刀尖的切削负载和磨耗，可以大幅度减小加工过程中的刀具产生弹性变形，使刀具寿命得以延长。
4、减小了前缘余量，使刀具在加工叶片前缘时，切削力也较小，故叶片前缘不会再存在崩刃现象，无缺陷产生。
5、精铣时，叶身余量比叶片前缘余量多，使得叶片刚性较好且前缘切削力较小，故加工时，大幅度降低了型线误差。
6、优化后，降低了粗铣叶片前缘时的走刀速度，几乎不存在刀具发震现象，叶片的表面粗糙度减小，光洁度大幅提高。
附图说明
图1为压气机叶轮叶片的结构示意图；
图2为铣削压气机叶轮叶片加工余量的示意图。
附图标记
附图中，1为压气机叶轮，2为叶片，3为叶片前缘，4为叶身背弧，5为叶身内弧，6为粗铣加工余量，7为精铣加工余量。
具体实施方式
参见图1、图2，为压气机叶轮叶片的制作方法的一种较佳的实施例，该方法按以下步骤进行：
步骤1)压铸成型，在压气机叶轮毛坯上，叶片前缘预留的加工余量为叶身预留加工余量的15％-25％。优选地，叶片前缘预留的加工余量为叶身预留加工余量的20％，本实施例中，叶片前缘预留的加工余量为0.2mm，叶身背弧、叶身内弧预留加工余量均为1mm。
步骤2)粗铣叶片，采用绕铣叶片整体的方式，从叶身背弧的出口部位下刀，先铣削叶身背弧，接着铣削至叶片前缘，再铣削至叶身内弧，最后从叶身内弧的出口部位铣出，铣掉叶身65％-75％的加工余量，铣掉叶片前缘70％-80％的加工余量；优选地，铣掉叶身70％的加工余量，铣掉叶片前缘75％的加工余量。本实施例中，铣削叶身的走刀速度为300mm/min，铣削叶身背弧、 前缘相接位置至前缘中部，走刀速度从300mm/min逐渐降至200mm/min,铣削前缘中部至叶身内弧、前缘相接位置，走刀速度从200mm/min逐渐升至300mm/min。
步骤3)精铣叶片，采用绕铣叶片整体的方式，从叶身背弧的出口部位下刀，先铣削叶身背弧，接着铣削至叶片前缘，再铣削至叶身内弧，最后从叶身内弧的出口部位铣出，铣掉叶身、叶片前缘剩余的加工余量。铣削叶身、叶片前缘的走刀速度均为300mm/min。
粗铣、精铣叶片前缘和叶身的余量及走刀速度如下表所示：
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (5)
1.一种压气机叶轮叶片的制作方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：
步骤1)压铸成型，在压气机叶轮毛坯上，叶片前缘预留的加工余量为叶身预留加工余量的15％-25％；
步骤2)粗铣叶片，采用绕铣叶片整体的方式，从叶身背弧的出口部位下刀，先铣削叶身背弧，接着铣削至叶片前缘，再铣削至叶身内弧，最后从叶身内弧的出口部位铣出，铣掉叶身65％-75％的加工余量，铣掉叶片前缘70％-80％的加工余量；
步骤3)精铣叶片，采用绕铣叶片整体的方式，从叶身背弧的出口部位下刀，先铣削叶身背弧，接着铣削至叶片前缘，再铣削至叶身内弧，最后从叶身内弧的出口部位铣出，铣掉叶身、叶片前缘剩余的加工余量。
2.根据权利要求1所述的压气机叶轮叶片的制作方法，其特征在于：步骤1)中，叶片前缘预留的加工余量为叶身预留加工余量的20％；步骤2)中，铣掉叶身70％的加工余量，铣掉叶片前缘75％的加工余量。
3.根据权利要求2所述的压气机叶轮叶片的制作方法，其特征在于：步骤1)中，叶片前缘预留的加工余量为0.2mm。
4.根据权利要求1所述的压气机叶轮叶片的制作方法，其特征在于：步骤2)中，铣削叶身的走刀速度为300mm/min，铣削叶身背弧、前缘相接位置至前缘中部，走刀速度从300mm/min逐渐降至200mm/min,铣削前缘中部至叶身内弧、前缘相接位置，走刀速度从200mm/min逐渐升至300mm/min。
5.根据权利要求1或4所述的压气机叶轮叶片的制作方法，其特征在于：步骤3)中，铣削叶身、叶片前缘的走刀速度均为300mm/min。
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