葉輪五軸加工的工藝分析及加工難度
時(shí)間:2023-04-07 11:16:13 點(diǎn)擊:0次
葉輪葉盤作為動(dòng)力機(jī)械的關(guān)鍵部件,廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域。葉輪葉片的形狀非常復(fù)雜,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響很大,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng),制造工作量大。葉輪五軸加工技術(shù)一直被認(rèn)為是制造業(yè)的一個(gè)重要課題。傳統(tǒng)的加工工藝采用分體加工方案,即葉片與輪轂分別采用不同的毛坯,分別加工成型后將葉片焊接在輪轂上。該方案不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且難以保證葉輪的性能指標(biāo)和精度要求。
如今,隨著高速銑削技術(shù)、多軸特別是五軸加工數(shù)控機(jī)床和CAM技術(shù)的不斷發(fā)展,采用五軸聯(lián)動(dòng)加工數(shù)控機(jī)床進(jìn)行葉輪五軸加工,不僅可以保證刀具的球頭部分準(zhǔn)確切割工件,還可以利用其旋轉(zhuǎn)軸工作,避免刀體或刀桿部分與工件其他部分的干擾或過(guò)切,充分滿足葉輪零件的生產(chǎn)要求。
1.葉輪五軸加工工藝分析:
目前,葉輪的結(jié)構(gòu)可分為兩部分:輪轂曲面和葉片曲面。葉片包括覆蓋曲面、壓力曲面和吸力曲面。葉輪輪輪轂曲面由葉片中性面根部曲線和葉片中性面頂部曲線繞Z軸旋轉(zhuǎn);旋轉(zhuǎn)軸Z的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面為子午線表面;中性表面是葉片壓力表面和吸力表面中間的曲面。
從葉輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可以看出,五軸葉輪加工過(guò)程中刀具軌跡規(guī)劃的約束條件較多,相鄰葉片空間較小,加工過(guò)程中容易產(chǎn)生碰撞干擾,難以自動(dòng)生成無(wú)干擾的刀具位置軌跡。
2.葉輪五軸加工難度如下:
a.葉輪五軸加工流道變窄,葉片較長(zhǎng),剛度較低,屬于薄壁部件,在數(shù)控?cái)?shù)控加工過(guò)程中易變形。
b.流道最窄的葉片深度是刀具直徑的9倍以上,相鄰葉片空間非常窄。清角加工時(shí),刀具直徑小,容易斷裂。切割深度的控制也是五軸數(shù)控加工的關(guān)鍵技術(shù)。
c.葉輪曲面為自由曲面(包括小葉片、窄流道),葉片扭曲嚴(yán)重,加工時(shí)容易干擾。
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