数控插铣二元叶轮的工艺方法

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1、数控插铣二元叶轮的工艺方法石磊/西安科技大学杨小毅/陕西鼓风机（集团）有限公司摘要：简要介绍了大直径、宽深流道二元流叶轮的一种高效数控加工方法——插铣法。指出该工艺的优缺点，阐述了刀具的选择、走刀及编程。关键词：离心式鼓风机数控叶轮插铣中图分类号：TG54文献标识码：B文章编号：1006-8155（2006）04-0031-02ManufacturingMethodofTwo-dimensionalImpellerwithNumerical-controlledSlotMillingAbstract:Ahigh-efficientnumerical-controlledmac

2、hiningmethodformajordiameterdeepflowchanneltwo-dimensionalimpeller—slottingmethodisintroduced,anditsadvantageanddisadvantagearepointedout.Theselection,cuttingpathandprogrammingofcuttingtoolsisexplained.Keywords:CentrifugalblowerNumerical-controlledImpellerSlotMilling1引言通常，工件（包括铣制叶轮）的加工基本上都采

3、取横向走刀的铣制方法。某产品，其叶轮直径为1000mm，叶片数为15枚均布，为二元流叶轮，流道较宽且深，最浅处约70mm，最深处达105mm。叶轮毛坯为锻件，加工时最大的工作量是去除流道中的材料。提高此种叶轮加工效率的最好方法，就是以最快的速度进行流道粗加工。因此，使用一种高效数控方法——插铣。2插铣方法的优缺点插铣时，由于铣刀的进给方向为刀轴方向，刀具的主要受力方向也是刀轴方向。所以此种加工方法对刀具抗弯折刚性的要求低，适于切深大、余量大而刀具直径相对较小（长径比大，大直径刀具使用受限制）情况下工件的粗加工。使用此加工方法粗加工，工件材料的去除率高，所以加工效率也很高，且可

4、避免机床的振动损伤。然而，此方法并不适于工件的精加工。因精加工时材料去除率要求并不高，而表面粗糙度却要求很高，刀具受力也不大，而进给速度很快，刀具路径很密。如用这种方法，效率反而很低。3插铣所用刀具及走刀方法3.1插铣所用刀具插铣所用刀具一般选用直径为Φ20～Φ50的镶齿端铣刀。如图1所示。图中ap为刀片可切削宽度。图1a为整体刀杆，通常直径较小，刀片数较少，适合机床功率较小或一般工件余量的情况；图1b为分体式刀杆，通常直径较大，刀片数较多，适合于机床功率较大或工件余量很大的情况。此类刀具适合轴向切削，刀片可换，刀杆可反复使用，以节省刀具成本。因为是粗加工，刀片一般选择强度较

5、高的厚刀片，且切削刃较宽，可以达到较高的材料去除率。应注意的是，由于是粗加工，通常要求机床要有足够的强度和刚性；因为是轴向切削，而此类刀具刀轴中心部位无切削刃，所以吃刀宽度不能太宽（不可超过ap值）。3（a）（b）图1插铣刀示意图3.2插铣的走刀方法工件进行插铣加工时，先将工件找正并紧压在工作台上，从工件要加工部位的边缘处开始切削。每一刀一直插铣到工件底部（底部留有精加工余量）后，轴向抬刀，径向进刀一个步距（即ap），再进行第二刀插铣……直至粗加工完成。每一刀插铣的位置在俯视图上为一个坐标点，所有的坐标点按照顺序连接起来，即为走刀轨迹。如图2为某叶轮流道插铣加工时的走刀轨迹曲

6、线（俯视图）。其中白色圆形为插铣刀。图2插铣刀具轨迹示意图3.3插铣的加工过程插铣时，刀具的横向步进以快速走刀方式进行，而在轴向走刀时，是以正常切削进给速度走刀的。在正常切削走刀之前，以快速进给速度接近工件加工表面。图3即为某叶轮流道粗加工时刀具的上下运动过程；图4为其三维实体模拟图。3图3叶轮流道插铣刀具轨迹示意图图4叶轮流道插铣三维实体模拟图4插铣编程问题的解决插铣加工从切削原理上不难理解。其难点在于如何编程，如何正确地找到刀具插铣的轨迹位置。因为插铣时刀具轨迹较为复杂，生成的机床程序也较长（一般在几千行），手工计算也费工费时。所以通常要借助于编程软件。目前流行的数控编程

7、软件很多。常用的有MasterCAM、UG、ProE等。下面以MasterCAM软件编程为例简单介绍插铣的编程方法。首先进行工件加工区域的三维造型。造型完成后，确定好刀具及加工的各种参数，生成普通加工方法的刀具轨迹曲线。如图2中的曲线。此曲线以机床程序的形式体现出刀具所有加工位置的二维坐标数据。在此曲线中，工件的加工部位、刀具的步距等均已确定。然后依据此曲线，再确定好抬刀的安全高度和切削深度等，这样即可做出工件插铣加工的机床程序。经过仔细检查和实际试切后，便可用于实际加工。参考文献[1]吴长德.Mast