試析葉輪加工精度影響因素(sù)分析(xī)及(jí)改進策略
2021-8-20 來源: 中國航發哈爾濱東(dōng)安發動機有(yǒu)限公司 作者:關雲超
摘要:隨(suí)著我國科學(xué)技術的不斷發展,複雜曲麵零件(jiàn)在加工生(shēng)產方麵的應用越來越(yuè)廣(guǎng)泛,葉輪就是一個典型的複雜(zá)曲麵零件。然而,保障加工精度和加工質量水平一直是一個重要的技術難題。基於此,文章首(shǒu)先簡要分析了葉輪(lún)加工的流程特點,隨後又分別從三個方麵(miàn)闡述了葉輪加(jiā)工(gōng)精度的影響因素和葉輪加工精度的改進(jìn)策略,以此供相關人士交流參考。
關鍵詞:葉輪加工;加工精度;影響因(yīn)素;改進策略
引言(yán)
對於產品(pǐn)質量的(de)第一(yī)評判標準就(jiù)是產品的(de)加工精度,加(jiā)工精度一定要符合其製定的標準要求,不能夠出現(xiàn)一絲一毫的差錯。然而(ér),葉輪加工是一個非常(cháng)複雜的(de)過程,涉及到了許多(duō)的加工環節,影響葉輪加工的因素也多種多樣,所(suǒ)以如何進(jìn)一步有效(xiào)提(tí)升葉輪的加工精度變得十分關鍵。
1、葉輪(lún)加工的流(liú)程和特點
葉片在載體上均勻的分布是傳統葉輪的特點(diǎn),葉片會順著(zhe)統一的方向通過曲線形式來進行延(yán)伸,並且葉片的本體比較薄,所以加工的方式通常(cháng)采用車床切削(xuē)。葉輪(lún)加工主要針對四個部分,分別為(wéi)葉片的整體、葉(yè)輪的根部倒角、流量通(tōng)道以(yǐ)及(jí)中(zhōng)部鏈接去(qù)。同時,在葉輪加工的整(zhěng)個過程中,要通過進行(háng)各種(zhǒng)粗加工(gōng)來準確切除較大(dà)一部分的(de)工件(jiàn)餘量,然後再進(jìn)行定位基準的設(shè)定、逐步建立加工工序來有針對性的進行工件(jiàn)半精加(jiā)工以及精加工[1]。在加工過程中有許多步驟,每一個步驟都有著不同的工作目的和工作流程。比如,粗加工的主要目的是去除多餘預料,為葉輪構造出一個基礎的(de)輪廓(kuò);半精加工主要目的是修補在粗加(jiā)工中凸(tū)凹不平的表麵以及有毛刺的表(biǎo)麵,來(lái)達到讓葉輪能夠極其光(guāng)滑的目的;而精加工作為最後一步,是對葉輪的各個具體部位來進行加工,以此來保障其精確性和良好的綜合性(xìng)能。
2、 葉輪加工的影響因素
2.1 葉輪材料選擇方(fāng)麵
在葉輪加(jiā)工的過程中(zhōng),以往葉輪(lún)的製(zhì)造都是采用鈦合金作為加工葉輪的主要(yào)材料。因為鈦合金(jīn)的強度較高、熱強度高、抗(kàng)腐蝕(shí)性好,所以材料選擇都以鈦(tài)合金為主,但(dàn)是由於加工工藝不成熟,所以在葉輪加工的時候,經(jīng)常會出現加工中葉片變形(xíng)的情況(kuàng)[2]。葉輪加工選(xuǎn)取的主要材料主要包括(kuò) TC4、TC11、TA6 等,主要以鈦為基礎(chǔ)進而加入其他元(yuán)素而成,包括鋁、鉬、碳(tàn)、氮等元素(sù),上述合金具有良好的工藝性及超塑(sù)性,在航空製造領域應用廣泛,非常適合作(zuò)為葉輪加工這(zhè)樣的複雜性(xìng)形狀的零(líng)件的加工材料(liào)。
2.2 關於葉(yè)輪加工刀具方麵
在整(zhěng)個葉(yè)輪的加工過程當(dāng)中,機床生產時刀具的正確選擇和使用,也是非常重要(yào)的。在刀具切割(gē)的(de)時候,所使用的刀具在硬度上和它的強度(dù)適應程度上是根據每一道加工的工序步(bù)驟來(lái)進行選擇的。如果刀具的強度力度不夠的話,那麽刀(dāo)具在接觸加工零件表麵的時候,因為受到擠(jǐ)壓壓(yā)力超過了刀具自身的強(qiáng)度(dù)能力,就會造成刀具嚴重變形,也(yě)會使加工材料(liào)受(shòu)損。還有一點,刀具(jù)在和預先設定的切、削產量相差比較大時,會造成葉輪表麵材(cái)料加(jiā)工過度(dù),或者加工過低等現象發(fā)生。另外,刀具(jù)因(yīn)為壓力太大而在使用(yòng)過程中慢慢變形的時候,因為它表麵上的規格和尺寸不同,就會造成加(jiā)工的表麵很粗糙(cāo),降低了葉輪的加工精細程度。在整個葉輪加工的(de)過程當中(zhōng),因為它每一(yī)步的加工目的都不一樣,所以就要(yào)根據(jù)每一(yī)步的加(jiā)工工序,去選用不一樣的正(zhèng)確的(de)刀具來使用加工[3]。比如,在使(shǐ)用粗加(jiā)工的時候,因為刀具要切割掉很大(dà)一部分的(de)材料,所以要選用切麵比較大的刀具來進行切割,例如:立式的銑刀比較適合,因為(wéi)選用了合理的工具才(cái)能夠(gòu)加(jiā)快(kuài)工作的進(jìn)度,提高工作效(xiào)率。在對於半精加工和精加(jiā)工的材料生(shēng)產中,一般都(dōu)會選用切削表麵比較小(xiǎo)的(de)刀具,這(zhè)樣可以使表麵更加光滑、細膩,大大提高了直接切削(xuē)的精細度(dù),從而達到最佳效果。
2.3 設計切割的參考數據
在葉(yè)輪加工的(de)過程(chéng)當中,需要提前做(zuò)好切割的參考預設(shè),比如切割的(de)速度和進給量以及背吃刀量等所(suǒ)有關於(yú)切削的(de)參考數都要進(jìn)行設置。切削的速度是指在加工葉輪的生產過程(chéng)當中,銑刀移動的速度,如(rú)果切割的速(sù)度比較慢會(huì)造成葉輪加工的(de)效率降(jiàng)低,這樣會產生一定的經濟損失,從而影響了企業(yè)的經濟發展要求,如(rú)果速度超過正常速度而比(bǐ)較大的時候,就會使(shǐ)加工的刀具,因為過度使用造成磨損嚴重,或者在加工時出現震動和(hé)顫抖的情況,這(zhè)樣會造成加工表麵的(de)粗糙程度,嚴重破壞了加工的精細程(chéng)度。進給量(liàng)是對於工件的加(jiā)工相關的技術水平,進給量必須(xū)準確無誤,如果超過(guò)標準的量會造成工件加工產(chǎn)生嚴重變形,結果會產生很大的誤差(chà)。背吃刀量(liàng)在設(shè)置的時候,需要注意的是(shì),背吃刀量符合加工零件所需要的切削餘量,要避免(miǎn)發生設計(jì)的參數設置超出標準的範疇,如果不能合理設置(zhì)切削的參數,結果會(huì)導致(zhì)影響加工的進度和工作效率,造成嚴重後果。
3、 葉(yè)輪加工(gōng)精度的改進策略
3.1 選用合適的加工中心
五軸加工中心是在最近仿真加工中選取的加工機床,它比之前選(xuǎn)用的三軸中(zhōng)心(xīn)有著更(gèng)多優勢。五(wǔ)軸加工中心的運動模式以及結構形式更加的多種多樣,它可以更(gèng)加靈(líng)活地(dì)控(kòng)製機床上刀具的工作角度,並且還能夠實時地(dì)調整所(suǒ)用到的刀具,這樣就可以有效地避免在刀具使用時產生巨大占位或者(zhě)帶來較大的幹涉,從而可(kě)以極大的提升整體的工作效率、工作質量以及工作水平[4]。
3.2 確定加工步驟、計算參數
粗加工切除毛坯餘量是加工步(bù)驟中(zhōng)十(shí)分(fèn)重要的(de)。在葉輪加工的過程中,首要工作就是對毛坯表麵的(de)餘料進行加工(gōng),將那些餘料進行切除,但(dàn)是因為這個步驟隻涉及(jí)到了餘料的切削工(gōng)作,在加工的(de)精(jīng)度要求方麵(miàn)比較低,所以在切削的(de)過程(chéng)中要保障較(jiào)快的切削速度,這樣能夠有效地提高切(qiē)削效率,促進這項步(bù)驟的順利完成。
同時,在加工過程中,通常會使用跟隨式的切削方法(fǎ)。並且,其參數設置也有一定的要(yào)求,通常(cháng)將背吃刀量的參數設定為零點二毫米(mǐ)。然後根據刀具長度來確定刀具距離,通常刀(dāo)具之間的距離是刀具(jù)其自身長度的四分之三(sān)[5]。更(gèng)要注意的是,在切削的過程中,物件的側麵(miàn)餘量要固定(dìng)為 2 毫米。第二(èr)個是對葉片進行半精加(jiā)工,在半精加工中,它的主刀形式和粗加工比較相似,但唯一的區別是,半精加工會使用比較小的刀具來對葉片進行相應的加工,這樣能夠達到提(tí)升葉片光滑度的目的(de)。
值得注意的是,在切削(xuē)的(de)整個過程中,刀具其直徑的十分之三要(yào)設定為刀的進給量。第三個(gè)是對葉片進行精加(jiā)工。在之(zhī)前一係列加工的基礎之上,要對於葉片(piàn)進行精加工,這(zhè)是(shì)加工過程中的最後一個步驟(zhòu),這樣能夠讓葉輪的精確性得以有效提升、符合加工標準和加工要(yào)求,並會達到其預期的效果。
在完成一(yī)係列的參數設置之後,需要(yào)導入三(sān)維數模來進(jìn)行相關的仿真截圖,然後根據(jù)後置處理的相(xiàng)關程序,把(bǎ)葉輪的各個參數直接導入,然後生成一(yī)個數控加工方麵的程序(xù),再在現場進行加工工作(zuò),最後再根據具體問題具體分析的(de)理(lǐ)念,觀察現場加工的實際情況進行靈活處理,促進葉片的完整(zhěng)性(xìng)、提升葉輪表(biǎo)麵的光滑度和平滑度,從而為葉(yè)輪(lún)加工精度能夠符合產品的標(biāo)準以及要求打下堅實(shí)的基礎。
3.3 研發先(xiān)進技術以(yǐ)及(jí)先(xiān)進設備
想要提高葉輪(lún)的加工精度,是離不開先進技術和先進設備的。我(wǒ)國近年來(lái)的(de)科技發展速度確實很(hěn)快,對於科技生(shēng)產加工也都起到了不(bú)小的影響。但是針對於葉輪加工精度這一方麵,其技術研發速度還是比較緩慢的。眾所周(zhōu)知,研發技術並不是(shì)一項(xiàng)簡單的工(gōng)作,它需要比較漫長的研究、分析過程,但是我國技術人員如果(guǒ)能夠通過積極不懈的努力,研發出針對於提高葉(yè)輪加(jiā)工精度方麵的專業技術,這便能夠極大的提升葉輪(lún)加工精度,從而產品的生產質量和生產效率也會得到大幅度提高[6]。此外,還要積極引進國(guó)內外各種各樣能(néng)夠提升葉輪加工精度的先進(jìn)設備,葉(yè)輪加工行業應當積極地吸取、借鑒國內(nèi)外各種優秀(xiù)經驗(yàn),不(bú)斷地在這一專業領域進行交流學習、獲(huò)取信息(xī),全球研發(fā)先進技術與先進(jìn)設備的新思路、新靈感、新方法。更重要的是,如果發現了其他國家或地區存在(zài)比較先進的提升加工精度設備,應當舍得投入成本,並且積極探索溝通、力求引進該先進設備,因為這會對於提高葉輪加工(gōng)精度有著不可忽視的重要作用(yòng)。
4 、結(jié)束語
本文(wén)通(tōng)過分析葉輪加工的材料方麵、刀具選擇方麵、切削參(cān)數設置方麵這些影響因素,隨後又闡述了葉輪加工精度的改進策略,從而為(wéi)保障產品的加工精度提供良好選擇,促進提升產品的加(jiā)工質量和水(shuǐ)平,為葉輪加工行(háng)業發展作出一定貢獻。
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