[发明专利]一种半开离心式具有长短叶片结构的整体叶轮高效加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空发动机整体叶轮的加工方法，特别是涉及一种具有长短叶片结构的半开离心式整体叶轮的高效加工方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

整体叶轮是一种非常具有代表性的复杂曲面加工的典型零件，广泛应用于航空航天、冶金、军工、石化、电力等多个领域，是风机、发动机、压缩机、水泵等机械的核心部件。叶轮加工质量的好坏和加工精度是否满足要求直接决定着整机性能的优劣。在整体叶轮的制造中，由于整体叶轮结构的复杂性，其数控加工技术一直是制造业的难点，因此，有关整体叶轮的数控加工工艺的研究工作十分活跃。专利申请号为201010611522.7的中国发明专利公开了一种整体叶轮叶片部分五轴联动变轴插铣数控加工的方法，这种方法的特点是采用五轴联动变轴插铣加工方式解决了自由曲面固定轴插铣后需用球头铣刀进行光整处理的难题。专利申请号为200610125473.X的中国发明专利公开了一种整体叶轮叶片的插铣刀加工方法，这种方法采用插铣刀同时选择基本垂直于叶片顶面弧线的进给方向进行加工，其特点在于进给方向为刀具轴向，刀具与工件不易产生干涉，同时，刀具路径短。专利申请号为201110053225.X、CN200610075992.X、CN200510111073.9等中国发明专利也都介绍了几种整体叶轮的加工方法。上述专利存在的一个共同点是都没有提到被加工材料在整体叶轮加工中的重要性，只是强调了加工工序的安排和刀具走刀路径的选择，以及所使用的刀具的选取。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种半开离心式具有长短叶片结构的整体叶轮高效加工方法，其采用一整套由多种加工方式结合的数控加工方法，完成对材质为镍基高温合金、具有长短叶片结构的整体叶轮的加工，解决在采用典型的难加工材料——镍基高温合金作为坯料制造整体叶轮的过程中所存在的难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种半开离心式具有长短叶片结构的整体叶轮高效加工方法，其在五轴数控加工中心上进行如下步骤：

步骤1：整体叶轮的流道的初次粗加工——利用插铣刀粗加工流道的出气口和进气口，利用不同直径的插铣刀粗加工左侧流道和右侧流道，利用小直径插铣刀加工左侧流道使之贯通，利用插铣刀对左侧流道和右侧流道进行二次加工，对小叶出气口进行初次加工；

步骤2：整体叶轮的大叶缘的加工——利用整体铣刀槽铣流道底部的大叶缘，利用整体铣刀加工大叶缘的外形，利用锥度球头铣刀对大叶缘进行半精加工和精加工，完成大叶缘的加工；

步骤3：整体叶轮的小叶缘的加工——利用整体铣刀槽铣流道底部的小叶缘，利用整体铣刀加工小叶缘的外形，利用锥度球头铣刀对小叶缘进行半精加工和精加工，完成小叶缘的加工；

步骤4：整体叶轮的叶片的初次加工——利用不同直径的整体铣刀通过五轴侧铣方式对大叶片进行初次加工，获得大叶片的正面外形，利用不同直径的整体铣刀通过五轴侧铣方式对小叶片进行初次加工，获得小叶片的正面外形，之后，利用整体铣刀对进气口、左侧流道和右侧流道进行二次加工，去除步骤1加工后留下的加工余量；

步骤5：所述叶片的半精加工——利用整体锥度铣刀通过侧铣方式分别对大叶片和小叶片进行半精加工；

步骤6：去除残料——利用锥度球头铣刀精铣流道底面，去除加工区域内剩余的残料，完成流道底面的加工；

步骤7：所述叶片的精加工——利用整体锥度铣刀通过侧铣方式分别对大叶片和小叶片进行精加工，利用整体锥度球头铣刀分别对大叶片和小叶片进行清根处理，完成整体叶轮的加工。

本发明所述的半开离心式具有长短叶片结构的整体叶轮高效加工方法中，该整体叶轮的基体材料为镍基高温合金，其具有长短两种类型的大叶片和小叶片。

本发明的有益效果是：解决了以镍基高温合金这种难加工材料作为坯料的半开离心式具有长短叶片的整体叶轮的加工问题，提高了镍基高温合金整体叶轮的加工效率和零件合格率，对类似的难加工材料的叶轮的高效加工具有十分有意义的参考价值。

附图说明

图1为采用本发明所述方法加工的整体叶轮结构示意图。

图2为图1的叶片型线局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明，阐述所述半开离心式具有长短叶片结构的整体叶轮高效加工方法各个步骤的详细情况。