[发明专利]一种钛合金离心式叶轮的加工方法

说明书

本发明公开了一种钛合金离心式叶轮的加工方法，所述叶轮由叶背、前缘、叶盆、轮毂、后缘构成，前缘为进气边方向，后缘为出气边方向，叶背与叶盆间为流道(通道)。包括以下步骤：锻压钛合金毛坯、车削经过锻压的钛合金毛坯、采用三角式走刀进行叶轮通道部分的开粗加工、采用避让前后缘的螺旋式点铣方式进行叶轮通道部分的半精加工、采用避让前后缘的螺旋式点铣方式叶轮通道部分的精加工、精车叶轮其他尺寸、磨粒流精磨叶轮表面。本发明能够保证叶轮的尺寸满足叶轮设计要求，加工效率高，并且能有效的控制颤振，可获的好的表面质量，极具推广价值。

技术领域

本发明属于动力装置领域，尤其涉及一种钛合金离心式叶轮的加工方法。

背景技术

钛合金离心式叶轮作为动力装置中的关键零件，其被广泛的应用于航空、航天、动力、电力等领域，其加工技术一直是动力机械制造业中的一个重要课题。钛合金离心式叶轮从其几何结构特点可以看出，其具有结构复杂，薄壁等特点，并且其从毛坯到成品的加工过程中，材料去除率达到了70％～90％；从其材料特性上看，其材料为钛合金，因钛合金具有比强度高、热强度高、导热性差等特点，造成叶轮在加工过程中，存在切削力大、切削温度高、切削效率低等问题。因此在传统的钛合金离心式叶轮的加工中存在加工效率低、切削过程中发生颤振、变形、加工精度低、表面质量差等问题。传统的叶轮加工方法中，在粗加工阶段，采用沿流道方向从出气边向进气边单向切削的方法进行开粗加工，切削效率较低。在半精与精加工阶段，通常采用两种方式，一种为采用先铣完叶盆后铣叶背或铣完叶背后铣叶盆方式铣削完叶片后，再铣削前后缘的方式，这种方式容易造成切削过程中，当切削完叶片单面后，叶片强度降低，在切削另一面时发生颤震现象，在铣削结束后，容易因切削应力释放不均匀使零件叶片发生变形；另一种采用螺旋铣削的方式，这种方式容易在铣削前后缘时，线速度变化过快，发生颤震现象。

发明内容

本发明目的是提供一种钛合金离心式叶轮的加工方法，它能克服现有的加工方法中粗加工效率低，半精加工与精加工颤振现象严重，零件变形，加工精度低，表面质量差等现有加工方法的缺点。

为了克服上述缺点，本发明采用如下技术方案：一种钛合金离心式叶轮的加工方法，叶轮加工使用五轴数控机床，通道开粗加工根据离心式叶轮的特点采用三角式走刀进行加工，半精加工与精加工则采用避让前后缘的螺旋式点铣加工。包括以下步骤：

步骤1，锻压钛合金毛坯；

步骤2，车削经过锻压的钛合金毛坯；

车削出叶轮回转体的基本形状，并将叶轮叶尖回转体外轮廓精车到最终尺寸。

步骤3，采用三角式走刀进行叶轮通道部分的开粗加工；

根据通道尺寸，刀具选择通道可容纳的最大尺寸整体硬质合金立铣刀，根据叶轮通道从进气边前缘到出气边后缘尺寸逐渐增大的特点，开粗加工即刀具从通道右侧叶片叶盆的出气边后缘向进气边前缘方向铣削叶盆，在铣削完叶盆时，不需抬刀直接铣削通道左侧叶片的叶背，刀具从通道左侧叶片的叶背进气边前缘向出气边后缘方向铣削叶背，在铣削完叶背后仍不需抬刀，继续铣削右侧叶片的叶盆，即在通道内根据通道的结构特点采用循环式的三角式走刀方式进行切削，采用三角式刀位轨迹进行切削可以节省切削过程中的走刀空行程时间，并且始终保持为顺铣，可快速平稳的去除余量。

步骤4，采用避让前后缘的螺旋式点铣方式进行叶轮通道部分的半精加工；