河南省开封市数控编程老师与大家解析整体叶轮的五轴数

河南省开封市数控编程老师与大家解析整体叶轮的五轴数控编程与加工
  叶轮又称工作轮，离心式压缩机中对气流作功的元件，转子上的主要部件。一般由轮盘、轮盖和叶片等零件组成。气体在叶轮叶片的作用下，
随叶片作高速旋转，气体受旋转离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使它通过叶轮的压力得到提高。
对叶轮的基本要求是：
1.气体流出叶轮时各参数合宜，使气体流过后面固定元件时的流动损失较小;
2.叶轮型式能使整机性能曲线的稳定工况区及区范围较宽。
3.能给出较大的能量源;  
4.气体流过叶轮的损失要小，即气体流经过叶轮的效率要高;
叶轮的建模可分为轮毂曲面(Hub)以及叶片曲面(Blade)两部分,叶片又包含包覆曲面(Shroud   Surface)、压力曲面(Pressure Surface)和吸力曲面
(Suction Surface)，如图1所示。叶轮轮毂面及叶轮盖分别由叶片中性面根部曲线和叶片中性面顶部曲线绕Z轴旋转而成;经过旋转轴Z的设计基准面
为子午面;中性面是处于叶片压力面和吸力面中间位置的曲面。对于轮毂曲面和包覆曲面，可分别由叶片根部曲线和叶片顶部曲线绕Z轴回转而成，
故在整体叶轮的建模过程之中，把叶片的建模放在轮毂曲面和包覆曲面建模之后。
  叶轮类零件构成的一般形式是若干组叶片均匀分布在轮毂的曲面上。一组叶片中可能只有一个叶片，也可能有若干个叶片。前一种情况的叶片分
布称为等长叶片，后一种的叶片形式主要指含有小叶片，一般称为交错叶片。
  另外，在叶片之间有大量的材料需要去除。为了使叶轮满足气动性的要求，叶片常采用大扭角、根部变圆角的结构，这给叶轮的加工提出了更高的
要求。根据本例具体情况加工难点如下：
(1)本例的整体叶轮曲面为自由曲面，流道窄，叶片扭曲比较严重，并且有明显的后仰趋势，加工时极易产生干涉，加工难度较大。有些叶轮由于有副叶片，
为了避免干涉，要分段加工曲面，因此，保证加工表面的一致性也有困难。
(2)加工槽道变窄，叶片相对较长，刚度较低，属于薄壁类零件，加工过程极易变形;  
(3)槽道窄处叶片深度超过刀具直径的8倍以上，相邻叶片空间极小，在清角加工时刀具直径较小，刀具容易折断，切削深度的控制也是加工的关键技术；
  整体叶轮加工技术要求包括尺寸、形状、位置、表面粗糙度等几何方面的要求，也包括机械、物理、化学性能的要求。再对叶轮进行加工前，必须对
叶轮毛坯进行探伤检查。叶轮叶片必须具有良好的表面质量。精度一般集中在叶片表面、轮毂的表面和叶根表面，表面粗糙度值应小于Ra0.8μm，截面间
的型面平滑过度，另外叶身的表面纹理力求一致，一致的流水线是纹理表面，但这样又限制了走刀方向，从而在一定程度上限制了加工的刀具轨迹。
  整体叶轮在工作中为了防止振动并降低噪音，所以整体叶轮对动平衡性的要求很高，因此在加工过程中要综合考虑叶轮的对称问题，在进行CAM编程
时可利用叶片，流道等关于叶轮旋转轴的对称性的加工表面，可采用对某一元素的加工来完成对相同加工内容不同位置的操作，如本例应用了旋转阵列加
工的操作。另外，应尽可能减少由于装夹或换刀造成的误差。