[发明专利]复杂自由曲面叶轮的CAM加工编程方法及专用加工刀具

说明书

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种复杂自由曲面叶轮的CAM加工编程方法及专用加工刀具。包括1)叶片整体粗开；采用固定轴铣削的方式进行整体开粗，去处大部分余量；2)叶片正面粗加工；对叶片正面进行粗加工，去除多余余量；3)叶片背面粗加工；对叶片背面进行粗加工，去除多余余量；4)叶片前缘粗加工；采用固定轴进行加工；5)叶轮流道粗加工；按照分割法在叶轮上加工出流道曲面；6)叶轮精加工得到成品。本发明编程效率高，程序质量高，不会出现意外断刀，零件加工轮廓精度、粗糙度和尺寸均能满足要求，且稳定可靠；专用加工刀具，能增加刀具强度，满足加工需求，提高加工效率。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种复杂自由曲面叶轮的CAM加工编程方法及专用加工刀具。

背景技术

通常叶轮为直纹面叶轮和自由曲面叶轮。自由曲面叶轮的编程现有技术主要有两类：(1)通过CAM软件的叶轮模块进行编程，结合零件实际结构在模块中对应的叶片加工、流道加工、R加工等模块设置相应参数来进行。该方法适用于结构较简单的叶轮；(2)通过CAM软件通用的编程命令，如平面铣、固定轴轮廓铣、可变轴轮廓铣等进行编程，分别对叶片、流道、R等进行加工。该方法因编程过程中所有加工方法均需要编程人员设计，导致编程方式自由、效率低、程序质量差、产品加工质量低，且该方法对技术人员要求很高。所以该方法在实际中很少使用。(3)通过专用的叶轮加工编程软件进行。专用的叶轮加工编程软件对于结构复杂的自由曲面叶轮也难以进行，及时勉强编制出刀具轨迹，程序的质量也极低，加工效率低、质量差。且专用的叶轮加工编程软件成本极高。

但由于现代新装备的要求越来越高，出现的各种复杂自由曲面结构叶轮页越来越多，通用的叶轮模块已不能完成编程，必须使用通用编程命令进行。但由于用通用编程命令的方式的缺点会导致生产质量的不稳定及生产周期的不可控，对生产产生极大负作用。

而复杂自由曲面叶轮的编程难点在叶轮体的流道面和叶片体的加工。主要有以下几大特点导致编程难度大：

(1)叶片反向弯曲大且无规律：整个叶片的正面、前缘、背面全为自由曲面，且曲面弯曲大，弯曲程度无规律，尤其是叶片前缘及叶片背面存在极大的反向弯曲，导致刀具难以到达。

(2)叶片间隙小：主叶片与分流叶片之间的间隙很小(不大于3mm)，结合叶片背面的反向弯曲，实际可进入的刀具不能大于

(3)流道面结构复杂：由于叶片结构复杂，被分割后的流道面结构也相应复杂。受叶片结构影响，通用的曲面加工方法难以完成流道面的编程。

(4)刀具长度大：为加工叶片前缘和叶片背面的反曲面，且避免与零件干涉，需要增加刀具长度。

(5)零件材料难加工：零件材料为钛合金，本身材料难加工。当刀具小、刀杆长、变刀轴等恶劣条件同时出现时，极易断刀。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种复杂自由曲面叶轮的CAM加工编程方法及专用加工刀具，编程效率高，程序质量高，不会出现意外断刀，零件加工轮廓精度、粗糙度和尺寸均能满足要求，且稳定可靠；专用加工刀具，能增加刀具强度，满足加工需求，提高加工效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种复杂自由曲面叶轮的CAM加工编程方法，包括以下步骤：

1)叶片整体粗开；对于复杂自由曲面叶轮，采用固定轴铣削的方式进行整体开粗，去处大部分余量；

2)叶片正面粗加工；经步骤1)的叶片，对其正面进行粗加工，去除多余余量；

3)叶片背面粗加工；经步骤1)的叶片，对其背面进行粗加工，去除多余余量；

4)叶片前缘粗加工；采用固定轴，选择小刀具且悬伸长，刀轴方向按远离叶片方向侧倾2～10°；