[发明专利]一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法

说明书

技术领域

本发明属于叶轮加工技术领域，涉及一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，尤其涉及一种利用数控机床的多轴联动插补驱动砂轮进行叶轮型面磨削加工的工艺方法。

背景技术

目前，叶轮型面一般采用多轴联动数控机床进行铣削加工，尤其是在叶轮型面的精加工阶段。除了铣削加工，也有采用数控电解加工完成整体叶轮的加工制造。

上述加工方法至少存在以下缺点：

在叶轮型面铣削加工中，由于铣削加工是断续切削，叶片的刚性较差，容易在铣削加工过程中产生振动，影响加工质量和精度。同时，叶轮的材料一般较难切削，铣削力较大，在加工叶片叶尖区域时，叶片产生较大的弹性变形，影响叶轮叶片的加工精度。叶轮材料的难加工容易使铣刀在加工过程中产生磨损，从而影响叶轮型面加工质量的一致性。而数控电解加工的设备昂贵，工艺准备周期较长，电解加工的叶轮型面精度也不易提高，一致性和稳定性也较难控制。

发明内容

（一）发明目的

本发明的目的是提供一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，它是叶轮型面高精度、低成本、使用灵活方便的一种加工方法，尤其适用于单件或小批量叶轮的快速、高精度、高质量研制。

（二）技术方案

本发明一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，其包括以下步骤：

S1：根据机床的结构类型、运动方式及叶轮的结构形式，确定叶轮的安装方式和叶轮在机床工作台上的安装位置，叶轮可以通过中间轴或者中间孔安装在四轴或多轴联动数控机床上，最好保证叶轮的回转轴与机床的回转轴重合，方便叶轮型面的加工；

S2：根据叶轮的结构尺寸、安装位置、机床的运动方式及空间，确定砂轮的结构和尺寸，保证砂轮能够满足叶轮型面的磨削加工；

S3：选取适合叶轮型面磨削加工的机床运动方式进行多轴联动数控程序编制，通过数控程序控制砂轮的运动路径，从而形成砂轮对叶轮型面进行磨削加工的运动轨迹和走刀方向；所述“多轴联动”，其联动轴数的多少需要根据叶轮结构和实际磨削加工的工艺条件来确定；

S4：砂轮在数控机床主轴的驱动下高速旋转，并按照机床多轴联动插补后形成的特定方向和轨迹运动，从而实现叶轮型面的磨削加工；所述“多轴联动”，其联动轴数的多少需要根据叶轮结构和实际磨削加工的工艺条件来确定。

其中，步骤S3、S4中所述的“多轴联动”，为四轴联动或者五轴联动。

其中，步骤S3中，砂轮的走刀方向是沿叶片的叶尖到叶根之间的往复运动或者单向运动。

其中，步骤S3中所述的“从而形成砂轮对叶轮型面进行磨削加工”是砂轮对叶轮型面的叶盆、叶背同时进行磨削加工，且叶轮型面的叶盆、叶背上的加工区域相对应，主要表现在叶轮型面的叶盆、叶背上砂轮的运动轨迹顺序相对应。

（三）有益效果

本发明提供的叶轮型面磨削加工方法，可大幅度降低叶轮型面在磨削过程中的振动和加工变形，提高叶轮型面的加工几何精度和表面质量，为叶轮型面的精密加工提供一条行之有效且易于推广的加工工艺方法。

附图说明

图1是叶轮特征及叶轮型面磨削加工的砂轮往复运动的轨迹A；

图2是叶轮型面磨削加工的砂轮往复运动的轨迹B；

图3是叶轮型面磨削加工的砂轮往复运动的轨迹C；

图4是叶轮型面磨削加工的砂轮单向运动；

图5是本发明叶轮型面磨削加工方法的流程框图。

图中附图标记说明如下：

1：叶尖；2：叶根；3：进气边；4：排气边；5：叶盆；

6：叶背；7：叶轮；8：砂轮走刀方向和轨迹；9：砂轮；

（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）、……（n-3）、（n-2）、（n-1）、（n）砂轮磨削运动轨迹的顺序。

具体实施方式

本发明是利用数控机床的四轴或者多轴联动插补运动驱动砂轮对叶轮型面进行磨削加工的一种工艺方法，并且，砂轮在磨削加工过程中采用特定的走刀方向和轨迹顺序，从而达到减小叶轮型面磨削加工变形、提高叶轮型面加工精度和质量的目的。本发明中所述的叶轮型面也可称为叶轮的叶片型面。下面通过具体实例，并结合附图对本发明作进一步的详细说明。

见图1、图5所示，本发明一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，该方法具体步骤如下：