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軸流式壓縮機(jī)及脹大透平葉片輪轂全體加工編程技術(shù)
來源:海力軸承網(wǎng) 時(shí)間:2018-01-01
軸流式壓縮機(jī)、軸流式脹大透平在冶金、石化、空分、高限制酸等范疇有著廣泛應(yīng)用.其轉(zhuǎn)子中間零件葉片選用機(jī)翼型成空間歪曲外型,制作中通常選用葉型葉根加工、主軸榫槽加工后拼裝成轉(zhuǎn)子部件,這樣拼裝就使葉片葉根與主軸榫槽合作精度成為轉(zhuǎn)子強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié).為處置這一難題流體機(jī)械行業(yè)先后選用樅樹型、燕尾型、杈型礅粗夾持型等多種葉根方法;為進(jìn)步合作精度,航空業(yè)已選用榫槽拉削、葉根數(shù)控磨削成型的辦法,但加工成本非常貴重.國(guó)外業(yè)界有選用葉片與輪轂全體銑制的先例,很好地處置了這一難題;這個(gè)難題的中間是處置自在面三元流葉輪數(shù)學(xué)建模及編程加工.|
二、概述
三元葉輪的全體數(shù)控加工,現(xiàn)階段是樹立在直線元素的根底上,即所加工葉輪上均布的是直紋面葉片,而關(guān)于自在曲面的葉片、葉輪(圖1)則較少有人研討,特別是軸流式機(jī)翼型三元葉片輪轂全體加工,目前國(guó)內(nèi)尚無先例.因而,這里的含義在于探究出了一種適合于空間自在曲面葉輪的數(shù)控編程辦法,并且已在理論中加以證明.
三、Camand軟件及三元葉輪簡(jiǎn)介
1。Camand是專業(yè)的CAM軟件開發(fā)商,美國(guó)CAMAX公司研討開發(fā)的一種通用的CAM軟件包包含7個(gè)詳細(xì)的軟件包:
(1)CamandPartmaker適用于2。5軸銑削加工編程,并可供給第4或第5定位功用,包含線框外型、圖形變換、繪圖、標(biāo)示等根本外型手法,以及根本曲線加工、鉆削、型腔及外形加工功用;
(2)CamandNC除具有CamandPartmaker的一切功用外,更可撐持3軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控編程,一起還可供給根本的曲面建模與修改功用;
(3)CamandModeler用于樹立和修改任何雜亂的三維幾許零件模型;
(4)CamandMachinist包含CamandNC和CamandModeler的悉數(shù)功用,軟件主動(dòng)處置刀具、刀桿和刀柄的干與查看;
(5)CamandMultax除CamandMachinist的一切功用外,其共同的5軸聯(lián)動(dòng)加工編程功用,是Camand軟件的精華地點(diǎn),可供給10余種5軸加工辦法,用戶能在核算機(jī)上調(diào)查機(jī)床、零件與刀具的聯(lián)動(dòng),有助于程序驗(yàn)證;
(6)CamandWireEDM2～5軸線切開編程軟件包;
(7)CamandLathe該軟件用于生成2軸至4軸數(shù)控車削的刀位軌道.通過這些軟件包的強(qiáng)壯撐持,Camand具有很強(qiáng)的編程和非均勻有理B樣條(NURBS)曲面外型功用、實(shí)在的機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真功用、完善的后置處置以及豐厚的軟件接口裝備.能主動(dòng)生成雜亂曲面的2軸至5軸聯(lián)動(dòng)刀位軌道.能廣泛地應(yīng)用于航空、航天、電子、模具、汽車等工業(yè)范疇.
2。三元葉輪是依據(jù)流體機(jī)械內(nèi)部的三元活動(dòng)情況而描繪的,能大幅度削減能耗和進(jìn)步功率.半開式三元葉輪的加工是指輪轂與葉片在一個(gè)全體毛坯上進(jìn)行全體銑制加工,而不選用將帶葉根的葉片加工好后裝配到圓周方向帶相應(yīng)榫槽的輪轂上的加工辦法,因其葉輪上均勻分布為三元恣意歪曲葉片,且兩枚葉片之間空間很小(上圖中兩枚葉片之間最小直線間隔為7。1mm,最大處為34mm),所以在加工中有很大難度.
四、三元葉輪的編程
1。葉輪數(shù)學(xué)建模
三元葉輪的Camand編程加工的條件是它的外型.首先將葉片各個(gè)型面數(shù)據(jù)寫入文本文件(通常用。dat或。txt格局),經(jīng)軟件內(nèi)文件變換指令構(gòu)成樣條曲線→舉升曲面→構(gòu)成葉片曲面→與外型好的輪盤構(gòu)成葉輪全體.
2。葉輪番道粗加工
(1)設(shè)備及工件裝夾的斷定:工件以內(nèi)孔及底面為基準(zhǔn)打表找平找正后,放在夾具上,找與反轉(zhuǎn)工作臺(tái)同心,并壓緊.運(yùn)用CincinnatiH5-800XT5軸聯(lián)動(dòng)臥式加工中間進(jìn)行切削.
(2)加工計(jì)劃的斷定:在整個(gè)葉輪加工之前,面臨的是一整個(gè)的圓柱形毛坯,從外型能夠看出葉輪是軸對(duì)稱和圓心對(duì)稱的,要加工出葉片只需思考一個(gè)氣流通道的加工,包含底面流道加工;葉片的背弧面與相鄰葉片的內(nèi)弧面加工及葉根圓角加工三大多數(shù)內(nèi)容.在理論加工時(shí),運(yùn)用數(shù)控機(jī)床的多坐標(biāo)多自在度運(yùn)動(dòng)做重復(fù)加工上述三有些就構(gòu)成所要葉輪了.
(3)切削刀具的挑選:5軸聯(lián)動(dòng)加工零件,挑選合理刀具參數(shù)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),依據(jù)工件原料,通過供貨商供給刀具樣本,斷定刀具原料(高速鋼、硬質(zhì)合金及涂層等),粗加工刀具要盡量選用大直徑、短的平底銑刀,很多、大走刀去掉余量;精加工時(shí)依據(jù)型線走勢(shì)斷定為球頭立銑刀或球頭錐度立銑刀.
(4)流道粗加工:對(duì)準(zhǔn)三元葉輪首要由雜亂組合曲面構(gòu)成,毛坯重量大,加工余量不均勻,粗加工工作量很大的特色,選用分層截面法,運(yùn)用直徑大小不等的刀具高效、疾速切除毛坯首要余量,開槽銑出氣流通道.在編程辦法上選用Camand供給的5軸聯(lián)動(dòng)加工中的Tilt方法,將加工目標(biāo) 流道底面劃分紅幾個(gè)有些,別離將相鄰葉片型面及底面作為干與查看面,對(duì)準(zhǔn)每一有些進(jìn)行Tilt方法加工,這樣,所選的編程目標(biāo)曲面面積相對(duì)變小,在挑選最大刀具的條件下,就更易于操控刀位向量及刀位軌道,能夠很簡(jiǎn)單地完結(jié)流道開槽加工.
3。葉型精加工
在葉型精加工中,從加工功率和描繪需求精度兩方面思考,若是葉型歪曲得很兇猛,能夠?qū)θ~片背弧面和內(nèi)弧面選用不一樣方法加工.關(guān)于背弧面,能夠選用前面流道開槽的Tilt方法加工,只需刀具調(diào)整刀位向量與曲面之間視點(diǎn),確保刀具與內(nèi)弧面及個(gè)人(背弧面)不干與即可.至于內(nèi)弧面,由于是一個(gè)凹面,刀具比擬難以進(jìn)入底面,在這種情況下,運(yùn)用Interp方法來加工,只需將4個(gè)角點(diǎn)的刀位向量挑選精確恰當(dāng),也能夠順利完結(jié)葉型精加工.
4。后置處置
不一樣的數(shù)控機(jī)床往往選用不一樣的指令方法,其間的差異能夠很大,而Camand是一個(gè)通用軟件包,用它編寫的數(shù)控程序具有通用性,能夠用于任何機(jī)床.這樣就可在數(shù)控編程時(shí)將前置處置和后置處置分隔.上述悉數(shù)為前置處置,首要進(jìn)行刀具坐標(biāo)數(shù)據(jù)變換及擺角核算等.在此根底上,描繪出對(duì)準(zhǔn)機(jī)床的Camand后置處置程序.完結(jié)將刀具軌道及各種加工操控信息變換成契合機(jī)床需求的指令格局,下面是CincinnatiH5-800XT加工中間A2100數(shù)控系統(tǒng)的一段加工程序:
N2G90G71G80G40G17M09N3M06T01N4S1000M03N5G00Z675。68N6X0。Y20。A0。B0。M08N7X。878Y17。12Z675。668A。439B-。168N8X9。372Y-37。018Z675。643N9X9。428Z695。007N10G01Y-36。673Z650。009F127。N11X9。517Y-36。787Z650。006A。437B-。32N12X9。528Y-36。311Z650。009A。358B-。406N13X9。475Y-36。512Z650。01A。375B-。475N14X9。278Y-39。839Z649。986A。819B-。63
五、總結(jié)
運(yùn)用上述編程辦法,能夠完成自在曲面葉輪程序編制,且已通過理論驗(yàn)證.一起在加工中應(yīng)遵從下面幾條準(zhǔn)則.
(1)在刀位軌道核算時(shí)必定遵從“拖刀”加工的需求,避免呈現(xiàn)扎刀表象.
(2)葉型精加工最棒與清根加工一起進(jìn)行,確保葉型粗糙度.
(3)分段加工時(shí),為確保交界處符合,能夠?qū)啥吻姹舜搜谏w,在條件答應(yīng)情況下,選用圓弧進(jìn)刀、圓弧退刀.
(4)在沿葉長(zhǎng)方向分層加工時(shí),必定要思考到型線是歪曲的,不能單純晉升原有底面,避免形成過切.
(5)在流道底面粗加工后,依據(jù)理論情況挑選精銑刀具,由于此刻型面加工余量尚不均勻.這種全體加工方法的實(shí)驗(yàn)成功,為將此類布局的流體機(jī)械應(yīng)用于理論出產(chǎn)奠定了根底,為進(jìn)步葉根榫槽加工及其抗擊疲憊損壞供給了一個(gè)新途徑.
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