專利名稱：一種變曲面風(fēng)力整體葉輪的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種變曲面風(fēng)力整體葉輪的加工方法。
背景技術(shù)：
葉輪是風(fēng)力傳動(dòng)裝置中的核心零件，其葉片的加工質(zhì)量直接影響其空氣動(dòng)力學(xué)性能和傳動(dòng)效率。其加工技術(shù)一直是機(jī)械加工領(lǐng)域研究的重要課題之一。從葉輪結(jié)構(gòu)看，葉輪的葉片一般都是沿著輪轂的軸向流線型分布，且壁薄，葉片與葉片之間空間狹窄，加工時(shí)極易產(chǎn)生碰撞干涉，難以控制刀路軌跡，尤其是寬五葉的變曲面葉片，葉片幾乎垂直于輪轂的軸向，葉片的扭曲程度很大，例如對(duì)于變曲面風(fēng)力整體葉輪的脊背部，常規(guī)的四軸立式加工中心無(wú)法完成對(duì)葉片脊背部的曲線形加工，一般利用CAD/CAM 技術(shù)，需要采用五軸加工技術(shù)進(jìn)行加工，但是五軸加工技術(shù)生產(chǎn)成本高，效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種一種變曲面風(fēng)力整體葉輪的加工方法，只需常規(guī)的四軸立式加工中心即可對(duì)曲面風(fēng)力整體葉輪進(jìn)行精確曲面加工，生產(chǎn)成本低，加工效率高。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種變曲面風(fēng)力整體葉輪的加工方法，采用四軸加工方法加工變曲面風(fēng)力整體葉輪，具體方法如下步驟1 利用車床車削葉輪的外形，形成葉輪胚體。步驟2 正面初次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體正面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面，加工余量為0. 5士0. Imm ；利用插銑刀、球刀對(duì)葉輪胚體鉆、鉸葉輪胚體的定位銷孔；利用插銑刀、球刀對(duì)葉輪胚體的正面外形進(jìn)行初次加工。步驟3 正面二次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體正面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面同時(shí)設(shè)置輔助參考面；利用不同直徑的球刀對(duì)葉輪胚體的正面外形進(jìn)行二次加工。步驟4 加工輪轂正面在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體正面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將所有的葉片以及輪轂的斷面設(shè)置為干涉面，利用圓鼻刀加工葉輪胚體輪轂的正面外形。步驟5 反面初次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟將葉輪胚體翻面，葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面，加工余量為 0. 5士0. Imm ；利用插銑刀、球刀對(duì)葉輪胚體的反面外形進(jìn)行初次加工。步驟6 反面二次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面同時(shí)設(shè)置輔助參考面；利用不同直徑的球刀對(duì)葉輪胚體的反面外形進(jìn)行二次加工。
步驟7 加工輪轂反面在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將所有的葉片以及輪轂的斷面設(shè)置為干涉面，利用圓鼻刀加工葉輪胚體輪轂的反面外形。步驟8 去除殘料在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，利用立銑刀在立式加工中心上銑削葉片的外形，去除非加工區(qū)域的殘料。 步驟1至步驟8中所述的臥式夾具具有圓形底盤(pán)，底盤(pán)正面具有用于連接葉輪輪轂的凸起，凸起外圈與葉輪輪轂內(nèi)孔相配，底盤(pán)表面開(kāi)有2個(gè)以上圓周均勻分布的定位孔， 圓形底盤(pán)的底面固定在立式加工中心上。進(jìn)一步地，所述的臥式夾具的底盤(pán)表面開(kāi)有2個(gè)圓周對(duì)稱的上切口槽，底盤(pán)底面與上切口槽相應(yīng)位置開(kāi)有下切口槽，下切口槽最外的弧長(zhǎng)大于上切口槽最外的弧長(zhǎng)。步驟9 葉片脊背部加工在帶數(shù)控分度頭的四軸立式加工中心上進(jìn)行如下步驟 經(jīng)過(guò)步驟1至步驟8完成的葉輪胚體由立式夾具進(jìn)行定位夾裝，將相鄰的葉片設(shè)置為干涉面，同時(shí)添加輔助干涉面及輔助加工面，利用四軸立式加工中心對(duì)葉片脊背部殘料凸起部分進(jìn)行四軸加工，完成葉片曲線輪廓的整體加工。步驟9中所述的立式夾具包括夾持部件及與夾持部件固定的固定軸，夾持部件端部開(kāi)有夾持槽，夾持槽縱向相通，夾持槽寬度大于葉輪輪轂的縱向深度，夾持部件位于夾持槽兩側(cè)的夾持段與葉輪輪轂銷軸連接，立式夾具的固定軸開(kāi)有夾持部件夾持葉輪時(shí)用于葉輪葉片通過(guò)的弧形槽，弧形槽與夾持槽相通，立式夾具的固定軸與立式加工中心固定連接。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在四軸立式加工中心及臥式夾具、立式夾具的結(jié)合下利用四軸即完成對(duì)變曲面風(fēng)力整體葉輪的特殊曲面結(jié)構(gòu)尤其是葉片脊背部的曲線度的精確加工，雖然使用步驟較多，但相比于采用五軸加工中心一次性加工依然成本較低，力口工效率高，而且臥式夾具與立式夾具的結(jié)合，夾具通用性好，同一套夾具可加工不同數(shù)量的葉片，尤其是對(duì)于五葉變曲面風(fēng)力整體葉輪，相鄰葉片之間的空間極小，常規(guī)的五軸加工方法易出現(xiàn)刀具碰擦干涉，本發(fā)明對(duì)于數(shù)量較多間距較小的葉片也能在較少干涉的情況下完成葉片的加工。本發(fā)明只需常規(guī)的四軸立式加工中心即可對(duì)曲面風(fēng)力整體葉輪進(jìn)行精確曲面加工，生產(chǎn)成本低，加工效率高。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明中臥式夾具夾持葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中臥式夾具實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明中臥式夾具實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中立式夾具夾持葉輪的立體示意圖；圖5是本發(fā)明中立式夾具夾持葉輪的主視示意具體實(shí)施例方式現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。一種變曲面風(fēng)力整體葉輪的加工方法，采用四軸加工方法加工變曲面風(fēng)力整體葉輪，具體方法如下步驟1 利用車床車削葉輪的外形，形成葉輪胚體。步驟2 正面初次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體正面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面，加工余量為0. 5士0. Imm ；利用插銑刀、球刀對(duì)葉輪胚體鉆、鉸葉輪胚體的定位銷孔；利用插銑刀、球刀對(duì)葉輪胚體的正面外形進(jìn)行初次加工。步驟3 正面二次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體正面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面同時(shí)設(shè)置輔助參考面；利用不同直徑的球刀對(duì)葉輪胚體的正面外形進(jìn)行二次加工。步驟4 加工輪轂正面在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體正面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將所有的葉片以及輪轂的斷面設(shè)置為干涉面，利用圓鼻刀加工葉輪胚體輪轂的正面外形。 步驟5 反面初次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟將葉輪胚體翻面，葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面，加工余量為 0. 5士0. Imm ；利用插銑刀、球刀對(duì)葉輪胚體的反面外形進(jìn)行初次加工。步驟6 反面二次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面同時(shí)設(shè)置輔助參考面；利用不同直徑的球刀對(duì)葉輪胚體的反面外形進(jìn)行二次加工。步驟7 加工輪轂反面在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將所有的葉片以及輪轂的斷面設(shè)置為干涉面，利用圓鼻刀加工葉輪胚體輪轂的反面外形。步驟8 去除殘料在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，利用立銑刀在立式加工中心上銑削葉片的外形，去除非加工區(qū)域的殘料。如圖1所示，步驟1至步驟8中所述的臥式夾具具有圓形底盤(pán)，底盤(pán)正面具有用于連接葉輪輪轂的凸起，凸起外圈與葉輪輪轂內(nèi)孔相配，如圖2所示，輪轂內(nèi)孔為圓形，則底盤(pán)上的凸起外圈也為圓形。如圖3所示，輪轂內(nèi)孔為菱形，底盤(pán)上的凸起外圈為與輪轂內(nèi)孔相配的菱形。底盤(pán)表面開(kāi)有兩圈每圈4個(gè)圓周均勻分布的定位孔，圓形底盤(pán)的底面固定在立式加工中心上；臥式夾具的底盤(pán)表面開(kāi)有2個(gè)圓周對(duì)稱的上切口槽，底盤(pán)底面與上切口槽相應(yīng)位置開(kāi)有下切口槽，下切口槽最外的弧長(zhǎng)大于上切口槽最外的弧長(zhǎng)。步驟9 葉片脊背部加工在帶數(shù)控分度頭的四軸立式加工中心上進(jìn)行如下步驟 經(jīng)過(guò)步驟1至步驟8完成的葉輪胚體由立式夾具進(jìn)行定位夾裝，將相鄰的葉片設(shè)置為干涉面，同時(shí)添加輔助干涉面及輔助加工面，利用四軸立式加工中心對(duì)葉片脊背部殘料凸起部分進(jìn)行四軸加工，完成葉片曲線輪廓的整體加工。如圖4圖5所示，步驟9中的立式夾具包括夾持部件及與夾持部件固定的固定軸， 夾持部件端部開(kāi)有夾持槽，夾持槽縱向相通，夾持槽寬度大于葉輪輪轂的縱向深度，夾持部件位于夾持槽兩側(cè)的夾持段與葉輪輪轂銷軸連接，立式夾具的固定軸開(kāi)有夾持部件夾持葉輪時(shí)用于葉輪葉片通過(guò)的弧形槽，弧形槽與夾持槽相通，立式夾具的固定軸與立式加工中心固定連接。本發(fā)明在四軸立式加工中心及臥式夾具、立式夾具的結(jié)合下利用四軸即完成對(duì)變曲面風(fēng)力整體葉輪的特殊曲面結(jié)構(gòu)尤其是葉片脊背部的曲線度的精確加工，雖然使用步驟較多，但相比于采用五軸加工中心一次性加工依然成本較低，加工效率高，而且臥式夾具與立式夾具的結(jié)合，夾具通用性好，同一套夾具可加工不同數(shù)量的葉片，尤其是對(duì)于五葉變曲面風(fēng)力整體葉輪，相鄰葉片之間的空間極小，常規(guī)的五軸加工方法易出現(xiàn)刀具碰擦干涉，本發(fā)明對(duì)于數(shù)量較多間距較小的葉片也能在較少干涉的情況下完成葉片的加工。本發(fā)明生產(chǎn)成本低、加工效率高。
以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說(shuō)明書(shū)上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種變曲面風(fēng)力整體葉輪的加工方法，采用四軸加工方法加工變曲面風(fēng)力整體葉輪，具體方法如下步驟1 利用車床車削葉輪的外形，形成葉輪胚體，其特征在于步驟2 正面初次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體正面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面，加工余量為0. 5士0. Imm ；利用插銑刀、球刀對(duì)葉輪胚體鉆、鉸葉輪胚體的定位銷孔；利用插銑刀、球刀對(duì)葉輪胚體的正面外形進(jìn)行初次加工；步驟3 正面二次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體正面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面同時(shí)設(shè)置輔助參考面；利用不同直徑的球刀對(duì)葉輪胚體的正面外形進(jìn)行二次加工；步驟4 加工輪轂正面在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體正面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將所有的葉片以及輪轂的斷面設(shè)置為干涉面，利用圓鼻刀加工葉輪胚體輪轂的正面外形；步驟5 反面初次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟將葉輪胚體翻面，葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面，加工余量為 0. 5士0. Imm ；利用插銑刀、球刀對(duì)葉輪胚體的反面外形進(jìn)行初次加工；步驟6 反面二次加工在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將葉輪胚體的輪轂面設(shè)置為干涉面同時(shí)設(shè)置輔助參考面；利用不同直徑的球刀對(duì)葉輪胚體的反面外形進(jìn)行二次加工；步驟7 加工輪轂反面在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，將所有的葉片以及輪轂的斷面設(shè)置為干涉面，利用圓鼻刀加工葉輪胚體輪轂的反面外形；步驟8 去除殘料在立式加工中心上進(jìn)行如下步驟葉輪胚體反面放置由臥式夾具進(jìn)行定位裝夾，利用立銑刀在立式加工中心上銑削葉片的外形，去除非加工區(qū)域的殘料；步驟1至步驟8中所述的臥式夾具具有圓形底盤(pán)，底盤(pán)正面具有用于連接葉輪輪轂的凸起，凸起外圈與葉輪輪轂內(nèi)孔相配，底盤(pán)表面開(kāi)有2個(gè)以上圓周均勻分布的定位孔，圓形底盤(pán)的底面固定在立式加工中心上；步驟9 葉片脊背部加工在帶數(shù)控分度頭的四軸立式加工中心上進(jìn)行如下步驟經(jīng)過(guò)步驟1至步驟8完成的葉輪胚體由立式夾具進(jìn)行定位夾裝，將相鄰的葉片設(shè)置為干涉面，同時(shí)添加輔助干涉面及輔助加工面，利用四軸立式加工中心對(duì)葉片脊背部殘料凸起部分進(jìn)行四軸加工，完成葉片曲線輪廓的整體加工；步驟9中所述的立式夾具包括夾持部件及與夾持部件固定的固定軸，夾持部件端部開(kāi)有夾持槽，夾持槽縱向相通，夾持槽寬度大于葉輪輪轂的縱向深度，夾持部件位于夾持槽兩側(cè)的夾持段與葉輪輪轂銷軸連接，立式夾具的固定軸開(kāi)有夾持部件夾持葉輪時(shí)用于葉輪葉片通過(guò)的弧形槽，弧形槽與夾持槽相通，立式夾具的固定軸與立式加工中心固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變曲面風(fēng)力整體葉輪的加工方法，其特征在于所述的臥式夾具的底盤(pán)表面開(kāi)有2個(gè)圓周對(duì)稱的上切口槽，底盤(pán)底面與上切口槽相應(yīng)位置開(kāi)有下切口槽，下切口槽最外的弧長(zhǎng)大于上切口槽最外的弧長(zhǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變曲面風(fēng)力整體葉輪的加工方法，采用四軸加工方法加工變曲面風(fēng)力整體葉輪，步驟1至步驟8中的臥式夾具具有圓形底盤(pán)，底盤(pán)正面具有用于連接葉輪輪轂的凸起，圓形底盤(pán)的底面固定在立式加工中心上。步驟9中的立式夾具包括夾持部件及與夾持部件固定的固定軸，夾持部件端部開(kāi)有夾持槽，夾持部件位于夾持槽兩側(cè)的夾持段與葉輪輪轂銷軸連接，立式夾具的固定軸開(kāi)有夾持部件夾持葉輪時(shí)用于葉輪葉片通過(guò)的弧形槽，立式夾具的固定軸與立式加工中心固定連接。本發(fā)明只需常規(guī)的四軸立式加工中心即可對(duì)曲面風(fēng)力整體葉輪進(jìn)行精確曲面加工，生產(chǎn)成本低，加工效率高。
文檔編號(hào)B23P15/02GK102218649SQ20111016128
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者劉杰, 王志平, 王榮興, 莫興來(lái), 袁飛, 褚守云 申請(qǐng)人:常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院