[发明专利]一种叶轮双列开槽插铣补加工方法

说明书

本发明提供一种叶轮双列开槽插铣补加工方法，属于机械加工及工具领域。步骤为：构建半开式整体叶轮模型；对叶轮流道进行粗加工；建立双列开槽插铣加工后两条刀具轨迹间的材料残余几何模型，选取插铣补加工刀具；规划插铣补加工刀具轨迹，进行插铣补加工，来清除双列开槽插铣加工后的残余材料；根据双列开槽插铣补加工后刀具轨迹间的材料残余情况，判断是否进行第二次插铣补加工；将刀具轨迹信息转变为加工程序，驱动机床完成叶轮流道双列开槽插铣补加工。本发明是对现有双列开槽插铣工艺的补充和完善，能够进一步提高加工效率20％左右；实施简单，将促进插铣技术在叶轮加工中的应用，具有显著的社会和经济效益。

技术领域

本发明涉及机械加工及工具技术领域，具体而言，尤其涉及一种叶轮双列开槽插铣补加工方法。

背景技术

离心压缩机广泛应用于航空航天、石油化工、天然气、汽车等行业中，是一种典型的基础工业核心设备。半开式叶轮作为离心压缩机的核心部件，其加工工艺的优劣将直接影响加工效率和生产成本，一直是科研院所和企业的研究热点和竞争利器。

随着叶轮应用场合的日益多样化，对叶轮的服役寿命和工作效率要求越来越高。通过一个原始毛坯，以数控机床为代表的切削加工是目前叶轮高质高效加工的主流方法。面向叶轮流道的粗加工，CAM软件商早期开发了五轴联动层切工艺，该工艺可以勉强胜任小尺寸叶轮，但难以满足大尺寸叶轮对高材料去除率的需求；近年来，新型大进给切削刀具配合3+2定位五轴加工，提出的大进给层切工艺显著提高了半开式叶轮的粗加工效率。

最近，魏等人将插铣加工技术应用于半开式叶轮加工，提出了双列开槽五轴插铣工艺。插铣加工刀具沿轴向进给，径向切削力分量小，加工系统稳定性强，加工效率是大进给层铣加工的3倍以上。叶轮的双列开槽插铣工艺尚处于实际验证阶段，对于叶片曲率较大的叶轮流道应用效果较好，对于叶片曲率较小的叶轮流道，为了保证叶片粗加工余量的均匀一致性，刀轴矢量矢量变化剧烈，两列插铣刀具轨迹间的材料残余过多，且几何特征复杂，为后续的半精加工带来了极大的困难，严重制约了双列开槽插铣加工的效率优势。

发明内容

根据上述提出的叶轮的双列开槽插铣工艺尚处于实际验证阶段，于叶片曲率较小的叶轮流道，为了保证叶片粗加工余量的均匀一致性，刀轴矢量矢量变化剧烈，两列插铣刀具轨迹间的材料残余过多，且几何特征复杂，为后续的半精加工带来了极大的困难，严重制约了双列开槽插铣加工的效率优势的技术问题，而提供一种叶轮双列开槽插铣补加工方法。本发明主要通过在叶轮流道粗加工后，建立双列开槽插铣加工后两条刀具轨迹间的材料残余几何模型，选取插铣补加工刀具，规划插铣补加工刀具轨迹，进行插铣补加工，来清除双列开槽插铣加工后的残余材料，之后，根据双列开槽插铣补加工后刀具轨迹间的材料残余情况，判断是否进行第二次插铣补加工，将刀具轨迹信息转变为加工程序，驱动机床完成叶轮流道双列开槽插铣补加工，从而可以使双列开槽插铣工艺适应不同几何的复杂叶轮流道，促进插铣技术在叶轮粗加工中的推广应用，提高叶轮加工效率，降低生产成本。

本发明采用的技术手段如下：

一种叶轮双列开槽插铣补加工方法，包括如下步骤：

步骤S1、构建半开式整体叶轮模型；

步骤S2、对叶轮流道进行粗加工；

步骤S3、建立双列开槽插铣加工后两条刀具轨迹间的材料残余几何模型，选取插铣补加工刀具；

步骤S4、规划插铣补加工刀具轨迹，进行插铣补加工，来清除双列开槽插铣加工后的残余材料；

步骤S5、根据双列开槽插铣补加工后刀具轨迹间的材料残余情况，判断是否进行第二次插铣补加工；

步骤S6、将刀具轨迹信息转变为加工程序，驱动机床完成叶轮流道双列开槽插铣补加工。

进一步地，所述步骤二的具体步骤如下：分析半开式整体叶轮流道几何，制定双列开槽插铣工艺方案，对叶轮流道进行粗加工。