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涡轮压缩机叶片的铣削加工

更新日期:2007-07-18  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

    美国Turbocam公司生产的Turbocam五轴加工机床是用于加工涡轮机的转子、定子等成套零件。在Turbocam五轴加工机床上加工的材料包括弥散硬化不锈钢、钛合金、镍合金等,许多工件具有很高的高温强度,很难加工。加工此类材料应采用锋利的正前角刀具,对材料进行“剪切”(而不是“挤压”)加工,使切削过程的摩擦减至最小。
    通常,涡轮压缩机的零件都很复杂,其型腔很深,型腔深部和根部的圆弧半径很小。这就迫使刀具悬伸长度较大,且刀具直径受到限制,使刀具长径比较大。正常立铣加工的长径比约为4:1,而Turbocam公司常用的长径比达到10:1或20:1。有时我们也用一些很细的刀具,其直径为0.5mm或0.75mm。对于使用小直径刀具进行深型腔加工和用大长径比刀具加工,直接与刀具的硬度有关,而进给量用多大,切削状态如何,则要看刀具是否有偏斜。

    Turbocam公司使用了大量的球头立铣刀。该公司副经理John Bressoud说,为了加工一特殊型面,在切除余量较小时,应使用球头立铣刀。在加工很深的型腔时,因切削负荷较大,则应使用平头立铣刀或带有圆角半径为0.5mm的平头立铣刀进行精加工。对于球头立铣刀,距球头顶端越远,其切削速度越高,直到刀具最大直径。

    Turbocam公司所用的整体硬质合金立铣刀多半是专用的。镶可转位刀片的立铣刀则不太适合Turbocam五轴加工机床对小直径刀具的要求。在Turbocam五轴加工机床上进行加工时,刀具与机床回转中心的同轴度是一个值得重视的问题。如在宇航工业中,设计者要求导向尖有0.076mm的成形误差,但刀片的径向跳动过大,达到0.05mm,已占去2/3的公差带,显然不能满足要求。

    所以,应该掌握优化工具与工件和机床运动的相互关系。在五轴铣削加工中,理想的方位是刀具移动的方向正交于刀具轴线。Mikron Bostmatic公司的Turbocam五轴加工中心能加工很复杂的型面轮廓。Turbocam failors是精加工用的加工程序。如果有一个精度足够高的平面(比32微英寸还好),再采用一些精密技术,就可加工出形状误差比±0.0025mm还小的叶片。当然这要根据零件的大小来决定。

    Tech Development公司也是一家制造涡轮机的厂商,专门从事设计、试验和制造涡轮机的相关零件,并能生产磁力轴承等其它产品。该公司应用五轴加工技术加工复杂型面,除了用Bostomatic五轴机床外,还有Parpas公司生产的大型五轴加工机床。五轴加工技术能使用户在加工复杂零件时,避免刀具上零速度点参与“切削”,机床能定向刀具,不用球头立铣刀的中心进行切削。在加工中,可采用先进的切削方法,如螺旋切入工件,它比直接切入要容易。值得指出的是,能在三轴机床上加工的零件,就没有必要在五轴加工机床上去加工。Tech Development公司基本是用整体硬质合金、氮铝钛涂层球头立铣刀和带圆角的立铣刀来加工涡轮机零部件,当加工余量较大时,则在有足够动力的三轴机床上用高速钢立铣刀进行加工,该立铣刀具有很小的回弹力,切削的速度不是很快,但可用较大的切深,加工效果很好。

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