本發(fā)明涉及機(jī)械加工及工具領(lǐng)域，涉及整體葉輪插銑加工，特別涉及到一種整體葉輪雙列開槽插銑加工方法。

背景技術(shù)：

整體葉輪是離心壓縮機(jī)、渦輪發(fā)動機(jī)等透平機(jī)械的核心零部件，具有廣泛的應(yīng)用背景。隨著科技發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，透平機(jī)械的市場競爭越來越激烈，提高葉輪加工效率，降低生產(chǎn)成本是各大透平機(jī)械公司競相追逐的目標(biāo)。

切削加工是整體葉輪制造的主要方法，由于葉輪零件的幾何特點(diǎn)，其70％以上的工件材料需要去除，其中絕大部分要在粗加工階段去除，所以提高整體葉輪粗加工的效率至關(guān)重要。定位五軸銑削加工，俗稱3+2加工，是當(dāng)前整體葉輪粗加工普遍采用的加工方法。該加工方法配合近些年發(fā)展成熟的大進(jìn)給切削刀具，相比以前的五軸聯(lián)動端銑粗加工方法，能夠顯著地提高了整體葉輪粗加工的效率。

插銑加工是近十幾年剛剛興起的銑削加工技術(shù)，加工中刀具沿軸向做進(jìn)給運(yùn)動，利用底部切削刃進(jìn)行加工。插銑加工與大進(jìn)給層切加工相比，具有較小的徑向力和更好的切削穩(wěn)定性。一些插銑技術(shù)成功應(yīng)用的文獻(xiàn)報(bào)道表明，插銑加工能夠提高加工效率50％，甚至1倍以上。然而，由于插銑加工工藝尚處在發(fā)展中，已經(jīng)報(bào)道的插銑加工技術(shù)大多只是介紹了如何實(shí)現(xiàn)插銑，未能以提高加工效率為基礎(chǔ)，深入探討插銑工藝的具體編排方法，排除冗余刀具軌跡。由于大進(jìn)給層切加工技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的非常成熟，而且其加工效率已經(jīng)達(dá)到一定的水平，因此若插銑工藝編排不合理，冗余刀具軌跡過多，則難以獲得期望的加工效率提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題，針對整體葉輪插銑加工，提出一種雙列開槽插銑工藝編排方法，目的是精簡葉輪流道插銑的刀具軌跡，提高整體葉輪流道插銑加工的效率。

為達(dá)到以上目的，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種半開式整體葉輪雙列開槽插銑加工方法，包括以下步驟：

步驟一，獲得整體葉輪的CAD模型數(shù)據(jù)；

步驟二，獲得流道橫截面底部寬度數(shù)據(jù)。分析CAD模型，通過軟件測量等方法，獲得從出口到進(jìn)口流道橫截面底部寬度變化的離散數(shù)據(jù)；

步驟三，確定插銑排刀方向。根據(jù)葉輪流道橫截面底部寬度，選擇一個(gè)直徑小于葉輪流道橫截面底部寬度最小值的刀具，借助CAM軟件平臺或利用高級計(jì)算機(jī)語言編程方法，沿流道中線規(guī)劃單列插銑刀具軌跡。通過切削仿真，判斷是從進(jìn)口到出口還是從出口到進(jìn)口排刀不產(chǎn)生頂?shù)叮x擇無頂?shù)兜梅较蜃鳛椴邈娕诺斗较颉?/p>

步驟四，根據(jù)步驟三確定的插銑排刀方向，將葉輪流道沿進(jìn)出口方向分成若干段，根據(jù)各分段的流道橫截面底部寬度選擇刀具尺寸。

若從流道出口端向進(jìn)口端排刀，則以出口端作為第一分段起點(diǎn)，以大于分段起點(diǎn)流道橫截面底部寬度的50％且小于分段起點(diǎn)流道橫截面底部寬度的80％為原則，選定刀具直徑。根據(jù)選定的刀具直徑，將流道橫截面底部寬度等于1.02～1.05倍刀具直徑處作為第一分段終點(diǎn)，每個(gè)分段僅用一種刀具加工。再以第一分段的終點(diǎn)作為第二分段的起點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，直至流道進(jìn)口端。

若從流道進(jìn)口端向出口端排刀，則以進(jìn)口端作為流道第一分段起點(diǎn)，以小于分段起點(diǎn)流道橫截面底部寬度的98％且大于分段起點(diǎn)流道橫截面底部寬度的50％為原則，選定刀具直徑。根據(jù)選定的刀具直徑，將流道橫截面底部寬度等于1.4～1.6倍刀具直徑處作為第一分段終點(diǎn)，每個(gè)分段僅用一種刀具加工。再以第一分段的終點(diǎn)作為第二分段的起點(diǎn)，重復(fù)上述步驟，直至流道出口端。

步驟五，沿流道兩側(cè)葉片規(guī)劃雙列插銑刀具軌跡。

根據(jù)步驟四確定的各分段流道及其刀具尺寸，借助CAM軟件平臺或利用高級計(jì)算機(jī)語言編程方法，沿流道進(jìn)出口方向規(guī)劃雙列插銑刀具軌跡。各分段的排刀順序嚴(yán)格按照步驟三的排刀順序進(jìn)行，僅最后一個(gè)分段的排刀順序可以反向。在各分段內(nèi)部，左列與右列刀具軌跡的優(yōu)先順序，根據(jù)插銑深度切削仿真確定，先加工插銑深的列，再加工插銑淺的列。

步驟六，將編排好的刀具軌跡后處理成數(shù)控加工程序，驅(qū)動機(jī)床完成葉輪流道粗加工。

采用上述技術(shù)方案的本發(fā)明可以有效減少插銑加工的刀具軌跡數(shù)量，確保插銑加工的高效率。此外采用沿流道進(jìn)出口方向編排刀具軌跡順序，便于排除插銑過程頂?shù)?，有利于插銑加工的順利?shí)施，減小切削振動。本發(fā)明實(shí)施過程簡潔，便于CAM軟件集成，具有良好的應(yīng)用前景。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

附圖說明

本發(fā)明共3幅附圖,其中：

圖1為本發(fā)明的半開式整體葉輪的CAD模型示意圖。

圖2為本發(fā)明的雙列開槽插銑加工刀具軌跡及走刀順序示意圖。

圖3為本發(fā)明的插銑加工后的整體葉輪示意圖。

具體實(shí)施方式

一種整體葉輪雙列開槽插銑加工方法，包括以下步驟：

步驟一，獲得整體葉輪的CAD模型數(shù)據(jù)，如圖1所示；

步驟二，分析CAD模型，獲得流道橫截面底部寬度數(shù)據(jù)(假定進(jìn)口端流道寬24mm，A點(diǎn)處流道寬41mm，B點(diǎn)處流道寬54mm，出口端流道寬62mm)，如圖2所示；

步驟三，根據(jù)最小流道橫截面底部寬度，選用直徑21mm的插銑刀，沿流道中線規(guī)劃單列插銑開槽刀具軌跡。通過加工仿真，確定從流道出口到進(jìn)口方向排刀，不產(chǎn)生插銑頂?shù)?。因此選定從出口到進(jìn)口方向作為插銑加工排刀方向。

步驟四，以流道出口方向?yàn)槠瘘c(diǎn)劃分流道分段，根據(jù)出口端流道橫截面底部寬度，選定第一分段插銑刀具直徑為40mm，以流道A點(diǎn)位置作為第一分段的終點(diǎn)。同時(shí)將A點(diǎn)位置作為第二分段的起點(diǎn)，根據(jù)A點(diǎn)處的流道橫截面底部寬度，選定第二分段的插銑刀具直徑為21mm，以流道進(jìn)口端作為第二分段的終點(diǎn)。

步驟五，根據(jù)步驟四確定的各分段流道及其刀具尺寸，借助CAM軟件平臺或利用高級計(jì)算機(jī)語言編程等方法，沿流道進(jìn)出口方向規(guī)劃雙列開槽插銑刀具軌跡。先加工第一分段(包括：圖2中C段和D段，其中C段為左列第一段，D段為右列第一段。)，再加工第二分段(包括：圖2中E段和F段，其中E段為左列第二段，F(xiàn)段為右列第二段。)。根據(jù)加工深度仿真結(jié)果，第一分段內(nèi)，先加工右列刀路(D段)，再加工左列刀路(C段)。第二分段內(nèi)，先加工左列刀路(E段)，在反向加工右列刀路(F段)。

步驟六，將編排好的刀具軌跡經(jīng)后處理程序轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控加工程序，驅(qū)動機(jī)床完成葉輪流道粗加工。加工完成后的工件如圖3所示。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。