轴流式透平叶片的四轴联动数控加工方法

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1、轴流式透平叶片的四轴联动数控加工方法资料介绍摘要：介绍了轴流式透平用叶片类零件的四轴联动数控加工工艺工程，粗加工及精加工叶形时的编程方法，包括叶形曲面的三维计算机造型，叶形部分粗加工去量大时的装夹方法、分面铣削方法及数控编程、刀具选用和加工参数选择;四轴联动精加工装夹方法、编程方法等。指出编程中应注意的事项。探讨了此类零件的小批量低成本制造的有效途径。关键词：叶片；四轴联动；数控；加工方法中图分类号：TH453文献标志码：AFour-axisNCMachiningMethodofAxialFlowTurbineBladeAbstract：Thispaperintroducesthefour

2、-axisNCmachiningprocessengineeringfortheaxialflowturbinebladeparts,programmingmethodofroughmachiningandfinishmachining,including3Dcomputermodellingofleafshape,clampingmethodwhenroughmachining,surfacemillingmethodandNCprogramming,toolselectionandprocessingparameterselection,four-axismachiningclampi

3、ngmethod,programmingmethodsandsoon.Andithaspointedoutmattersshouldbepaidattentioninprogramming,andexploredeffectivewaystothiskindofpartswithsmallbatchandlow-costmanufacturing.Keywords:blade;four-axis;NC;machiningmethod1概述　　目前，在世界范围内五坐标联动数控加工轴流式透平类叶片的工艺，以其效率高、质量好等优点，已成为最先进、最高效的工艺[1-2]。然而，这种工艺加工叶片型面

4、时所用设备较为昂贵，动辄几百万乃至上千万，制造出的叶片成本也较高。对于批量不大，非长期制造这种叶片时，不宜采用这种工艺。本文介绍了这种叶片的一种小批量低成本制造工艺。如图1所示，是一种轴流式透平用静叶片型面的三维曲面造型图。2叶片三维曲面计算机造型方法　　这种叶片的横截面一般采用流线型。如图2为某叶片的一个截面曲线（点）形状图，左侧为进气侧，右侧为出气侧。如果放大可以看出左右两端都由一段圆弧组成。背弧侧和内弧侧由光滑的样条曲线组成。由很多这种变化的截面曲线在空间按照一定的规律光滑连接，即形成叶片的型面（空间曲面）。图3为某叶片的一组截面曲线。这些封闭的曲线经光滑连接生成空间曲面后即为图1所

5、示叶片的空间曲面。　　目前可以进行三维空间造型的软件很多。常用的如MASTERCAM、UGNX、CATIA、PROE、HYPERMILL、CIMATRON、中望3D等。　　进行曲面造型时，采用举升曲面（MASTERCAM软件）连接方法。特别要注意的是选择曲线连接时，尽可能使起点在相同部位，曲线连接的方向也要一致，否则生成的曲面很可能产生扭曲等现象。如果生成的曲面有不光滑之处，说明截面曲线有不光滑的地方，需将其进行放大后，修改数据点坐标值，达到光滑要求即可，然后重新连接成截面曲线和空间曲面。3主要制造工艺过程　　为了加工方便，叶形顶端要留出工艺夹头，具体尺寸按叶片尺寸大小确定，方便加工装夹为

6、准。静叶的工艺过程为：下料——锻造——热处理——粗加工（叶形部分）——划线——粗车叶柄——打中心孔——粗铣叶形——精车叶柄——精铣叶形——切掉夹头——叶形抛磨（喷砂）。加工过程中及搬运时，叶柄处精度较高，注意保护，防止磕碰划伤。以下主要介绍叶形的粗加工、精加工工艺及编程。4叶形粗加工制造工艺及编程　　粗加工时，先将叶形部位在普通铣床上加工出工艺基准面（大平面），以方便装夹找正，然后再加工两侧面。横截面矩形的尺寸必须保证叶片曲面完全被包络，不可出现缺肉现象。叶形粗加工时，为了降低成本，提高加工效率，采用国产三轴联动数控铣床，分两面加工。预先要在叶顶工艺夹头部位加工出适当的装夹平台面（可与粗加

7、工时加工出的基准面平齐）。在夹头部位下面垫适当的平垫铁,上面压压板。另一端可以用V形铁支承或采用三爪卡盘装卡。然后找正，使工件的轴线与机床X轴平行。X轴向定位基准参照叶片中部圆台背面（圆柄一侧平面）位置，（注意此轴向面留有一定加工余量）。以下所述是先加工背弧侧，再加工内弧侧。　　由于叶形粗加工主要为去掉大量的材料，故采用分层加工法。刀具选用D25R5的圆柱立铣刀（根据叶片尺寸大小定）。编程时采用挖槽加工，并将刀具路径限制