[发明专利]涡轮增压器压气机叶轮的铣削加工方法

说明书

技术领域：本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种发动机增压器压气机叶轮加工方法，特别是一种小型涡轮增压器离心式压气机叶轮铣削加工方法。

背景技术：增压的作用是预先压入空气，增加发动机气缸内的空气密度，使燃料得到充分的燃烧。压气机叶轮是涡轮增压器关键零件，通过高速旋转，利用离心力作用压缩气体，来实现增压的目的，其气动特性和结构强度直接影响整个增压器的产品性能。

压气机叶轮是由复杂曲面叶片构成的，型面误差制造过程复杂，一般采用铸铝材料，通过模具、精密铸造成型。随着CAD/CAM技术的发展，五轴数控加工技术的日益完善和高速铣数控设备的出现，直接导致叶轮制造发生了根本的变化。

一、随着发动机功率的提高和动力舱安装空间的限制，增加单位体积的升功率已成为新型动力研制的目标。这对增压器的性能提出了更高的要求，只有提高转速才能满足达到高压比的需求，叶轮轮周线速度500m/s以上、压气机出口温度超过200℃时，铸铝材料不能满足长时间运转的可靠性要求。

二、通常在低压比情况下，小型增压器的压气机叶轮都采用精密铸造，但其叶片型面较复杂，必须进行模具设计，开发周期较长。特别是在方案研制初期，利用试验验证进行多方案优选时，如果采用传统的模具制造工艺，会消耗大量的研制周期和成本。

发明内容：本发明的目的正是为了解决现有技术的不足，而提出一种涡轮增压器压气机叶轮的铣削加工方法。

本发明的技术方案：一种涡轮增压器压气机叶轮的铣削加工方法，其步骤为：

①输入压气机叶轮叶型数据：按照规定格式输入叶片的叶型数据，同时定义叶片的进口、出口圆角、子午流道形状、叶根部圆角等特征；

②毛坯的装夹：叶轮毛坯装夹方式为中心孔夹紧，工件底部的三个销钉孔定位，尽可能降低叶轮编程中心到机床A轴回转中心的距离；

③五轴数控编程：根据叶轮的结构形状，分为开槽、轮毂加工、叶片加工、进出口修圆等工序，针对不同工序选择不同的策略进行数控编程；

④数控程序的仿真模拟后置处理G代码；在机床数字模型上进行加工仿真，模拟刀具、工件相对运动以及机床运动情况，检查干涉，避免碰撞的发生，同时确定刀具补偿值；

⑤五轴数控加工：把数控程序传到五轴加工中心的数控系统中，编制操作主程序，循环调用各自程序，完成叶轮的加工；

⑥三坐标测量检测：沿曲面矢量方向测量叶片表面上的点，将点坐标与叶片曲面CAD模型进行比较，分析误差，修改编程工艺；

⑦加工成品。

本发明的目的还可通过以下步骤进一步完善：根据叶轮的结构特点，计算通道最小宽度和最大切削刃长，选用大锥度小直径结构刀具，分区域进行数控编程、加工；毛坯开槽采用多层、小切削量、快进给切削工艺；粗加工工序中，采用对称开槽方式；

本发明的有益效果：采用此工艺，加工时间由48小时缩短为16小时，叶片型面轮廓度误差≤0.1mm，成本低，效率高。

附图说明：本发明共有7幅附图，其中图1为本发明的最佳实施例，亦可做说明书摘要的附图。

图1：本发明的工艺流程图；

图2：本发明的叶轮结构示意图；

图3：本发明的叶片型线示意图；

图4：本发明的叶片进口圆角示意图；

图5：本发明的夹具修改设计示意图；

图6：本发明的叶轮分区加工示意图；

图7：本发明的叶片精加工轨迹示意图。

具体实施方式：下面结合附图对本发明的最佳实施例作进一步描述。

如图1所示，一种涡轮增压器压气机叶轮的铣削加工方法，①输入压气机叶轮叶型数据：按照规定格式输入叶片的叶型数据，同时定义叶片的进口、出口圆角、子午流道形状、叶根部圆角等特征；

②毛坯的装夹：叶轮毛坯装夹方式为中心孔夹紧，工件底部的三个销钉孔定位，尽可能降低叶轮编程中心到机床A轴回转中心的距离；

③五轴数控编程：根据叶轮的结构形状，分为开槽、轮毂加工、叶片加工、进出口修圆等工序，针对不同工序选择不同的策略进行数控编程；

④数控程序的仿真模拟后置处理G代码；在机床数字模型上进行加工仿真，模拟刀具、工件相对运动以及机床运动情况，检查干涉，避免碰撞的发生，同时确定刀具补偿值；

⑤五轴数控加工：把数控程序传到五轴加工中心的数控系统中，编制操作主程序，循环调用各自程序，完成叶轮的加工；

⑥三坐标测量检测：沿曲面矢量方向测量叶片表面上的点，将点坐标与叶片曲面CAD模型进行比较，分析误差，修改编程工艺；