[发明专利]三维异形变径涡轮轴锥面体车铣复合精密镜面加工方法

权利要求书

1.三维异形变径涡轮轴锥面体车铣复合精密镜面加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1），构建曲率光顺连续的涡轮轴三维加工模型；

步骤（2），确定加工设备和装夹定位方式：采用卧式车铣复合加工设备；待加工零件较重一端安装靠近卡盘方向三爪夹持外圆，另一端尾座顶中心孔，中心架支撑靠近加工部位位置；

步骤（3），确定刀具、刀具轴相对锥面体朝向及侧倾角度：采用球头铣刀，锥面体小端朝向Z轴正方向，刀具主轴朝锥面体大端侧倾摆动B轴38°～55°角；

步骤（4），零件加工：对零件进行加工，加工工序按照顺序包括粗铣、半精铣、精度试加工、刀刃磨损补偿计算、精铣；在精度试加工和刀刃磨损补偿计算前均需要进行机床在线检测；具体如下：

a、粗铣：待加工零件较重一端安装靠近卡盘方向三爪夹持外圆，另一端尾座顶中心孔，中心架支撑靠近加工部位位置；找正待加工零件两端外圆和基准端面跳动在0.02mm以内，采用球头铣刀粗铣，螺旋同步逆铣方式，小端切入，大端切出，单边留0.3mm精加工余量；分多次逐层去除毛坯余量；

b、半精铣：检查校正两端外圆跳动和基准端面跳动在0.01mm以内，采用螺旋同步顺铣方式进行半精铣，采用球头铣刀粗铣，螺旋同步逆铣方式，小端切入，大端切出，单边留0.12mm精加工余量，一刀去除毛坯余量；

c、第一次机床在线检测：调用机床红外探头，校准精度在0.01mm以内；然后进行在线检测，根据测量数据计算各位置上的刀具磨损量数据和尺寸差值，计算剩余加工余量；

d、精度试加工：松开并移走中心架；更换一片新的刀片；检查校正两端外圆和基准端面跳动在0.005mm以内，进行精度试加工，单边留0.05～0.06mm精加工余量，一刀连续完整恒定顺铣切削整个加工表面；

e、第二次机床在线检测：调用红外探头，校准精度在0.003mm以内；然后进行在线检测，根据测量数据计算各位置上的刀具磨损量和尺寸误差，计算剩余加工余量；

f、刀刃磨损补偿计算：依据第二次机床在线检测的在线检测数据，整理和计算各个截面位置的刀刃磨损量规律数据，并按光顺的曲率和型面母线做出刀刃磨损变化规律曲线和补偿曲线，按补偿曲线来调整刀具切削路径；

g、精铣：更换一片新的刀片；校正两端外圆和基准端面跳动在0.005mm以内，按照步骤f获得的补偿曲线进行精铣，连续完整同步恒定顺铣切削，整个型面加工过程中一次性无接痕连续光顺切削。

2.根据权利要求1所述的三维异形变径涡轮轴锥面体车铣复合精密镜面加工方法，其特征在于，步骤（1）的具体方法为：对涡轮轴进行三维造型，把图样中要求的各截面型值数据通过点位的形式确定位置坐标，通过曲率分析采用二维圆弧曲线按逐段相切的方式把所有点位光顺的连接起来，局部无法相切点按公差和曲率进行光顺调整，以保证曲线曲率均匀连续，然后把各截面二维圆弧曲线通过锥面体母线扫掠建立三维模型。

3.根据权利要求1所述的三维异形变径涡轮轴锥面体车铣复合精密镜面加工方法，其特征在于，步骤（3）中，球头铣刀直径为14mm～20mm。

4.根据权利要求1所述的三维异形变径涡轮轴锥面体车铣复合精密镜面加工方法，其特征在于，粗铣时，切深2mm，步距5mm，转速700～1000rpm，走刀200～300mm/min。

5.根据权利要求1所述的三维异形变径涡轮轴锥面体车铣复合精密镜面加工方法，其特征在于，半精铣时，切深0.5mm，步距1mm，转速1800～2300rpm，走刀400～500mm/min。

6.根据权利要求1所述的三维异形变径涡轮轴锥面体车铣复合精密镜面加工方法，其特征在于，第一次机床在线检测时，按加工面各截面型值位置，60度均分3个截面进行检测，每个截面位置圆周半径上最大最小值共计6个点位尺寸，3个截面共计18个检测点位。

7.根据权利要求1所述的三维异形变径涡轮轴锥面体车铣复合精密镜面加工方法，其特征在于，精度试加工时，切深0.06mm，步距0.16mm，转速6800～8000rpm，走刀500～600mm/min。