複雜曲面五軸銑切方法

2023-09-22 12:16:30 1

專利名稱：複雜曲面五軸銑切方法
技術領域：
本技術發明涉及複雜曲面五軸銑切加工方法，特別是涉及航空、航天等高科技領域的整體葉輪系零件以及複雜曲面類零件的銑削加工方法。
背景技術：
隨著現代飛機上的電子設備日益增多，對環境控制要求越來越高，其核心部件渦輪機械製冷組件，部件的再循環風扇，電子設備冷卻風扇等裡均應用了高速旋轉的葉輪機械，葉輪作為這些旋轉機械的關鍵部件，其整體加工質量不僅影響部件效率，更直接關係到部件的可靠性，這類結構的整體葉輪可以滿足大推重比、高性能壓氣機葉輪系產品強度要求，但是這類整體葉輪的曲面誤差小、精度高，例如某型高精度葉輪，其出口直徑≤Φ 500mm，進口直徑≤Φ 350mm，出口葉片高度≤30mm，進口葉片高度≤66mm，葉片厚度最薄處δ ≤4mm,相鄰葉片間最小距離≤ 32mm,葉片圓周分布其數量≥ 11片,要在這樣半封閉式腔體和小通道內完成複雜曲面的加工，特別是加工葉輪根部時由於深而空間狹窄、兩側壁的夾角有的≤ 90°，因此，刀具極易與相鄰葉片、流道發生幹涉產，同時根部易產生嚴重的震刀、過切、欠切甚至挖深以及刀具極易損壞等現象，加工存在很大的難度，採用傳統銑削工藝方法往往出現以下不良情況:1:由於刀具中心的半徑趨近於零，刀具中心不產生銑削，銑削過程中易產生較大的擠削現象，因此切削熱、切削震動導致切削刀具極易損壞；2:銑削過程中受較大切削力、切削熱的影響，會造成葉片曲面、流道曲面變形，從而影響整體零件的動平衡性能，加工葉輪根部時，刀具極易與相鄰葉片、流道發生幹涉，碰傷零件；。3:葉輪根部過切、欠切甚至挖深，根部曲面輪廓度誤差較大，易產生嚴重的震刀導致切削刀具極易損壞(刀刃崩忍、刀具折斷)，同時銑削過程中受較大銑削力、切削震動影響銑削效率下降，因此切削效率低加工時間長。隨著科技的不斷發展，對產品製造效率、製造質量穩定性、產品性能要求也越來越高，故整體葉輪系零件的葉片曲面、流道曲面的形狀、尺寸精度及表面質量要求也越來越高，傳統複雜曲面系零件銑削工藝不能滿足生產的需要
發明內容
:要解決的技術問題:針對以上工藝中存在的問題，本發明的目的是提供一種在半封閉式腔體和小通道內，提高複雜曲面系零件表面切削加工質量、尺寸精度穩定性並提高切削效率，減少刀具消耗的銑削加工方法。技術方案:本發明所述複雜曲面五軸銑切加工方法，是在五軸加工中心設備上對各類金屬複雜曲面系零件銑切加工，通過對刀具進給方向、切削深度和刀具軸矢量參數的選擇、切削軌跡、粗、精加工加工餘留量設置、切削參數的優化組合來實現的。本發明所述複雜曲面五軸銑切加工方法是這樣實現的:選擇0.2 0.8 μ m超細或極細微粒的硬質無塗層銑刀，銑刀採用錐形或變徑錐形結構，變徑過渡區和刀尖角處均倒圓R，所述錐形銑刀的錐角角度\在0° 10°之間，所述變徑錐形銑刀從大徑D1變到小徑D2的過渡錐角α 2在3° 6°之間，變徑過渡區的倒圓Rl在2 30mm之間，刀尖角處倒圓R在1.5 5mm之間；刀具齒數Z為3 5刀刃，刀刃的螺旋角β≥45°，刀具的
長徑比D/L ≤ 15 ;採用順銑方式，刀具的切削運動以拖刀切削，刀軌的切入、切出點設置在
曲面以外，切入和切出工件時刀軌沿圓弧切線方向，切削刀軌跡在曲面外變換方向，其離開曲面的距離應不小於1 4倍的刀具直徑D ;加工時的刀具進給量Fz≤0.11 0.5mm，切削速度V = 17 260m/min ;粗加工時，刀具軸矢量沿刀具進給方向與曲面法向的夾角Y
在10° 40°之間，切削深度AP在
權利要求
1.複雜曲面五軸高效率銑切加工方法，是在五軸加工中心設備上，通過對刀具進給方向、切削深度和刀具軸矢量參數的選擇、切削軌跡、粗、精加工加工餘留量設置、切削參數的優化組合及合理選用冷卻方式來實現的，其特徵在於:選擇0.2 0.8 μ m超細或極細微粒的硬質無塗層銑刀，銑刀採用錐形或變徑錐形結構，變徑過渡區和刀尖角處均倒圓R，刀具齒數Z為3 5刀刃，刀刃的螺旋角β彡45°，長徑比;採用順銑方式，刀具的切削運動以拖刀切削，刀軌的切入、切出點設置在曲面以外，切入和切出工件時刀軌沿圓弧切線方向；加工時的刀具進給量Fz彡0.11 0.5mm,切削速度V = 17 260m/min ;粗加工時，刀具軸矢量沿刀具進給方向與曲面法向的夾角Y在10° 40°之間，切削深度AP在 .D之間，切削步距<|d;精加工時，刀具軸矢量沿刀具進給方向與曲面法向的夾角5° ^ Y彡15°，切削深度AP在0.03 0.8_之間，加工預留量2 0.7_。
2.根據權利要求1所述的複雜曲面五軸高效率銑切加工方法，其特徵在於:所述錐形銑刀的錐角角度\在5° 10°之間。
3.根據權利要求1所述的複雜曲面五軸高效率銑切加工方法，其特徵在於:所述變徑錐形銑刀從大徑D1變到小徑D2的過渡錐角α 2在3° 6°之間，變徑過渡區的倒圓Rl在2 30mm之間。
4.根據權利要求1所述的複雜曲面五軸高效率銑切加工方法，其特徵在於:錐形或變徑錐形統刀的刀尖角處倒圓R在1.5 5mm之間；
5.根據權利要求1所述的複雜曲面五軸高效率銑切加工方法，其特徵在於:切削刀軌跡應在曲面外變換方向，其離開曲面的距離應不小於I 4D。
6.根據權利要求1所 述的複雜曲面五軸高效率銑切加工方法，其特徵在於:加工中選用壓縮空氣油氣噴霧冷卻潤滑。
全文摘要
複雜曲面五軸銑切加工方法，選擇0.2～0.8μm超細或極細微粒的硬質無塗層銑刀，銑刀採用錐形或變徑錐形結構，刀具齒數Z為3～5刀刃，刀刃的螺旋角β≥45°，刀具的長徑比採用順銑方式，刀具的切削運動以拖刀切削，刀軌的切入、切出點設置在曲面以外，切入和切出工件時刀軌沿圓弧切線方向，切削刀軌跡在曲面外變換方向，其離開曲面的距離應不小於1～4倍的刀具直徑D；加工時的刀具進給量Fz≤0.11～0.5mm，切削速度V＝17～260m/min；粗加工與精加工時，選用不同的切削深度，精加工需預留量2～0.7mm；加工中選用壓縮空氣油氣噴霧冷卻潤滑。
文檔編號B23C3/18GK103157842SQ20111042241
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者呂仕強, 郭成超, 廖前進 申請人:貴州永紅航空機械有限責任公司