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沈阳机床配件典型零件叶片高速五轴铣削加工的研究
发布者:admin  日期:2012/5/26  点击:428

沈阳第一机床厂1选用PowerMill进行五轴加工的优势
  
  叶片加工过程中应用五轴进行加工,可以减少装夹次数,保证定位精度,可以有效地提高叶片的表面粗糙度,五轴加工已经越来越多地被应用到叶片的加工制造中。PowerMill具有强大的五轴编程功能,当应用多轴加工时,可以方便地检查刀具路径是否相互干涉,使PowerMill的五轴加工更符沈阳机床配件合工艺要求。在加工模拟环节,机床加工环境仿真完全集成到PowerMill环境内部,可以有效地控制路径仿真速度,定义仿真坐标系、刀具运动轨迹和机床运动。
  
  现在国内效率较高的叶片加工方法是分片侧铣法。分片侧铣是指把叶片按加工特征和工艺分成若干片,用侧铣的方法加工叶片。加工时首先用刀具侧刃加工最外边的一片,然后不断的进退刀,加工相邻的分片。理论上分片越多,叶片与刀具的接触线越短,加工精度就越高。
  
  2叶片加工工艺及防变形方法
  
  为了保证叶片的加工质量、生产率、经济性和加工可行性要选用合理的加工工艺参数。在加工过程中要依据先粗后精、先主后次的工艺原则。叶片的加工分为三个沈阳机床配件阶段:粗加工,半精加工和精加工。应用五轴机床在一次定位后就可以完成上述的加工,而且应用高速加工也省去了最后钳工修整的工序。
  
  在叶片加工的过程中由于薄壁部分容易在加工时产生变形。应用高速铣削能够有效地降低叶片弹塑性变形,提高切削速度,降低切削区域温度,改变了切削成形机理和去除机理,降低切削力,减小了变形。采用辅助机械增加刚性,在叶片弹性变形较大区域填充松香、石膏、蜡,或增加支撑杆,能够将弹性变形控制在一定范围内。先加工刚性薄弱的叶尖部位,后加工叶根部位。降低精加工切削量,使用锋利的刀具,再应用五轴高速数控机床。这样可以有效地减小叶片加工的变形。
  
  叶片的加工以高速切削理论为依据、应用五轴高速铣削加工中心,对五轴加工的高速切削参数、工艺参数等进行实际研究,优化高速切削参数,选用合理地加工工艺进行切削加工。下面介绍参数的优化和选择。
  
  3相关参数的优化选择
  
  建模
  
  笔者应用CATIA对叶片进行建模,叶片所材料为铝合金。首先对一个风扇的叶片进行实际测绘,根据测绘的结果应用CATIA对风扇进行三维实体建模,然后应用PowerMill进行仿真加工。为了让后续的加工工作能过顺利的进行,所以应用CATIA建模的质量是十分重要的环节。如果在造型过程中,叶片的曲面曲率不连续,出现了尖点,在加工过程中就会出现掉刀或跳刀的现象,影响到叶片的表沈阳机床配件面的加工精度。如果在叶片造型中,叶片曲面的曲率变化剧烈,就会产生急剧变化的刀具轨迹,加大了刀具对工件的冲击,也会降低叶片表面的加工质量。
  
  高速切削铝合金叶片的刀具几何参数
  
  前角不能太小,否则增大了切削变形和摩擦力,为此一般推荐使用g0为12°左右。
  
  刀具后角的选取会影响刀具刚度。由于在加工叶片时选用高速加工,高速切削时的进给速度很高,后角一定要选得大一些。增大后角有利于提高刀具寿命,但会降低刀刃刚度。为此,可采用双倒棱后角,在增大后角的同时保证刀具刚度。
  
  叶片加工过程中刃倾角影响了切屑流出的方向和各切削分力的大小。在高速铣削对铝合金叶片进行加工时,推荐使用ls为20~25°。
  
  走刀模式的选择
  
  根据加工轨迹的长度、加工时间、刀具轨迹的连续性、轨迹方向的一致性等因素,叶片在高速加工时应尽量采用轮廓的切向进、退刀方式以保证刀路轨迹的沈阳机床配件平滑,保证叶片曲面的加工质量,在对叶片曲面进行加工时,刀具可以是2向垂直进、退刀,曲面法向的进、退刀,曲面正向与反向的进、退刀和斜向或螺旋式进、退刀等方式,在这些方式中,曲面的切向进、退刀或螺旋式进、退刀更有利于高速加工.

叶片加工的铣削力,铣削温度,表面粗糙度
  
  本例应用LF5和6063T6两种铝合金材料进行叶片的高速铣削,铣削力、铣削温度、表面粗糙度的三个参数的选择经验如下:
  
  切削力源于克服加工时叶片材料对弹性变形和塑性变形的抗力;
  
  切削热来源于切削过程的三个变形区,在这三个区域内材料的塑性变形和摩擦力所做的功,绝大部分都要转变成热量,所以他们也就是切削过程中的三个热源;
  
  表面粗糙度是评价叶片已加工表面质盆的最主要参数,是反映叶片表面微观几何形状误差的一个重要指标,是评价叶片加工的一个重要参数。通过切削试验来研究高速铣削铝合金时切削速度、进给量及其它因素对工件表面粗糙度的影响规律,从而优化我们在叶片加工时选用的各个参数,达到我们所需要的表面粗糙度要求。
  
  此外,还要具体从铣削力、切削热、表面粗糙度三个方面来确定转速、切消深度和进给量、步距等参数,在此不详细论述。
  
  4结束语
  
  笔者主要探讨了高速加工在叶片加工中的实际应用。加工叶片选用的材料为LF5和6063T6两种铝合金材料,借鉴了其它高速加工材料中对铝合金的试验参数沈阳机床配件和结论,针对铝合金的叶片形状,在零件加工时进行了深人的探讨和研究。通过选定的两种铝合金材料制作叶片,从切削力,切削热,切削的表面质量等方面考虑,优化切削参数,在达到切削质量的同时,提高了生产效率。

 

 

 
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