专利名称：一种变曲面风力整体叶轮的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种机械加工技术领域，尤其是涉及一种变曲面风力整体叶轮的加工方法。
背景技术：
叶轮是风力传动装置中的核心零件，其叶片的加工质量直接影响其空气动力学性能和传动效率。其加工技术一直是机械加工领域研究的重要课题之一。从叶轮结构看，叶轮的叶片一般都是沿着轮毂的轴向流线型分布，且壁薄，叶片与叶片之间空间狭窄，加工时极易产生碰撞干涉，难以控制刀路轨迹，尤其是宽五叶的变曲面叶片，叶片几乎垂直于轮毂的轴向，叶片的扭曲程度很大，例如对于变曲面风力整体叶轮的脊背部，常规的四轴立式加工中心无法完成对叶片脊背部的曲线形加工，一般利用CAD/CAM 技术，需要采用五轴加工技术进行加工，但是五轴加工技术生产成本高，效率低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种一种变曲面风力整体叶轮的加工方法，只需常规的四轴立式加工中心即可对曲面风力整体叶轮进行精确曲面加工，生产成本低，加工效率高。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种变曲面风力整体叶轮的加工方法，采用四轴加工方法加工变曲面风力整体叶轮，具体方法如下步骤1 利用车床车削叶轮的外形，形成叶轮胚体。步骤2 正面初次加工在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体正面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面，加工余量为0. 5士0. Imm ；利用插铣刀、球刀对叶轮胚体钻、铰叶轮胚体的定位销孔；利用插铣刀、球刀对叶轮胚体的正面外形进行初次加工。步骤3 正面二次加工在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体正面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面同时设置辅助参考面；利用不同直径的球刀对叶轮胚体的正面外形进行二次加工。步骤4 加工轮毂正面在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体正面放置由卧式夹具进行定位装夹，将所有的叶片以及轮毂的断面设置为干涉面，利用圆鼻刀加工叶轮胚体轮毂的正面外形。步骤5 反面初次加工在立式加工中心上进行如下步骤将叶轮胚体翻面，叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面，加工余量为 0. 5士0. Imm ；利用插铣刀、球刀对叶轮胚体的反面外形进行初次加工。步骤6 反面二次加工在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面同时设置辅助参考面；利用不同直径的球刀对叶轮胚体的反面外形进行二次加工。
步骤7 加工轮毂反面在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，将所有的叶片以及轮毂的断面设置为干涉面，利用圆鼻刀加工叶轮胚体轮毂的反面外形。步骤8 去除残料在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，利用立铣刀在立式加工中心上铣削叶片的外形，去除非加工区域的残料。 步骤1至步骤8中所述的卧式夹具具有圆形底盘，底盘正面具有用于连接叶轮轮毂的凸起，凸起外圈与叶轮轮毂内孔相配，底盘表面开有2个以上圆周均勻分布的定位孔， 圆形底盘的底面固定在立式加工中心上。进一步地，所述的卧式夹具的底盘表面开有2个圆周对称的上切口槽，底盘底面与上切口槽相应位置开有下切口槽，下切口槽最外的弧长大于上切口槽最外的弧长。步骤9 叶片脊背部加工在带数控分度头的四轴立式加工中心上进行如下步骤 经过步骤1至步骤8完成的叶轮胚体由立式夹具进行定位夹装，将相邻的叶片设置为干涉面，同时添加辅助干涉面及辅助加工面，利用四轴立式加工中心对叶片脊背部残料凸起部分进行四轴加工，完成叶片曲线轮廓的整体加工。步骤9中所述的立式夹具包括夹持部件及与夹持部件固定的固定轴，夹持部件端部开有夹持槽，夹持槽纵向相通，夹持槽宽度大于叶轮轮毂的纵向深度，夹持部件位于夹持槽两侧的夹持段与叶轮轮毂销轴连接，立式夹具的固定轴开有夹持部件夹持叶轮时用于叶轮叶片通过的弧形槽，弧形槽与夹持槽相通，立式夹具的固定轴与立式加工中心固定连接。本发明的有益效果是本发明在四轴立式加工中心及卧式夹具、立式夹具的结合下利用四轴即完成对变曲面风力整体叶轮的特殊曲面结构尤其是叶片脊背部的曲线度的精确加工，虽然使用步骤较多，但相比于采用五轴加工中心一次性加工依然成本较低，力口工效率高，而且卧式夹具与立式夹具的结合，夹具通用性好，同一套夹具可加工不同数量的叶片，尤其是对于五叶变曲面风力整体叶轮，相邻叶片之间的空间极小，常规的五轴加工方法易出现刀具碰擦干涉，本发明对于数量较多间距较小的叶片也能在较少干涉的情况下完成叶片的加工。本发明只需常规的四轴立式加工中心即可对曲面风力整体叶轮进行精确曲面加工，生产成本低，加工效率高。
下面结合附图对本发明进一步说明。图1是本发明中卧式夹具夹持叶轮的结构示意图；图2是本发明中卧式夹具实施例一的结构示意3是本发明中卧式夹具实施例二的结构示意图；图4是本发明中立式夹具夹持叶轮的立体示意图；图5是本发明中立式夹具夹持叶轮的主视示意具体实施例方式现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。一种变曲面风力整体叶轮的加工方法，采用四轴加工方法加工变曲面风力整体叶轮，具体方法如下步骤1 利用车床车削叶轮的外形，形成叶轮胚体。步骤2 正面初次加工在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体正面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面，加工余量为0. 5士0. Imm ；利用插铣刀、球刀对叶轮胚体钻、铰叶轮胚体的定位销孔；利用插铣刀、球刀对叶轮胚体的正面外形进行初次加工。步骤3 正面二次加工在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体正面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面同时设置辅助参考面；利用不同直径的球刀对叶轮胚体的正面外形进行二次加工。步骤4 加工轮毂正面在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体正面放置由卧式夹具进行定位装夹，将所有的叶片以及轮毂的断面设置为干涉面，利用圆鼻刀加工叶轮胚体轮毂的正面外形。 步骤5 反面初次加工在立式加工中心上进行如下步骤将叶轮胚体翻面，叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面，加工余量为 0. 5士0. Imm ；利用插铣刀、球刀对叶轮胚体的反面外形进行初次加工。步骤6 反面二次加工在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面同时设置辅助参考面；利用不同直径的球刀对叶轮胚体的反面外形进行二次加工。步骤7 加工轮毂反面在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，将所有的叶片以及轮毂的断面设置为干涉面，利用圆鼻刀加工叶轮胚体轮毂的反面外形。步骤8 去除残料在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，利用立铣刀在立式加工中心上铣削叶片的外形，去除非加工区域的残料。如图1所示，步骤1至步骤8中所述的卧式夹具具有圆形底盘，底盘正面具有用于连接叶轮轮毂的凸起，凸起外圈与叶轮轮毂内孔相配，如图2所示，轮毂内孔为圆形，则底盘上的凸起外圈也为圆形。如图3所示，轮毂内孔为菱形，底盘上的凸起外圈为与轮毂内孔相配的菱形。底盘表面开有两圈每圈4个圆周均勻分布的定位孔，圆形底盘的底面固定在立式加工中心上；卧式夹具的底盘表面开有2个圆周对称的上切口槽，底盘底面与上切口槽相应位置开有下切口槽，下切口槽最外的弧长大于上切口槽最外的弧长。步骤9 叶片脊背部加工在带数控分度头的四轴立式加工中心上进行如下步骤 经过步骤1至步骤8完成的叶轮胚体由立式夹具进行定位夹装，将相邻的叶片设置为干涉面，同时添加辅助干涉面及辅助加工面，利用四轴立式加工中心对叶片脊背部残料凸起部分进行四轴加工，完成叶片曲线轮廓的整体加工。如图4图5所示，步骤9中的立式夹具包括夹持部件及与夹持部件固定的固定轴， 夹持部件端部开有夹持槽，夹持槽纵向相通，夹持槽宽度大于叶轮轮毂的纵向深度，夹持部件位于夹持槽两侧的夹持段与叶轮轮毂销轴连接，立式夹具的固定轴开有夹持部件夹持叶轮时用于叶轮叶片通过的弧形槽，弧形槽与夹持槽相通，立式夹具的固定轴与立式加工中心固定连接。本发明在四轴立式加工中心及卧式夹具、立式夹具的结合下利用四轴即完成对变曲面风力整体叶轮的特殊曲面结构尤其是叶片脊背部的曲线度的精确加工，虽然使用步骤较多，但相比于采用五轴加工中心一次性加工依然成本较低，加工效率高，而且卧式夹具与立式夹具的结合，夹具通用性好，同一套夹具可加工不同数量的叶片，尤其是对于五叶变曲面风力整体叶轮，相邻叶片之间的空间极小，常规的五轴加工方法易出现刀具碰擦干涉，本发明对于数量较多间距较小的叶片也能在较少干涉的情况下完成叶片的加工。本发明生产成本低、加工效率高。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.一种变曲面风力整体叶轮的加工方法，采用四轴加工方法加工变曲面风力整体叶轮，具体方法如下步骤1 利用车床车削叶轮的外形，形成叶轮胚体，其特征在于步骤2 正面初次加工在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体正面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面，加工余量为0. 5士0. Imm ；利用插铣刀、球刀对叶轮胚体钻、铰叶轮胚体的定位销孔；利用插铣刀、球刀对叶轮胚体的正面外形进行初次加工；步骤3 正面二次加工在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体正面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面同时设置辅助参考面；利用不同直径的球刀对叶轮胚体的正面外形进行二次加工；步骤4 加工轮毂正面在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体正面放置由卧式夹具进行定位装夹，将所有的叶片以及轮毂的断面设置为干涉面，利用圆鼻刀加工叶轮胚体轮毂的正面外形；步骤5 反面初次加工在立式加工中心上进行如下步骤将叶轮胚体翻面，叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面，加工余量为 0. 5士0. Imm ；利用插铣刀、球刀对叶轮胚体的反面外形进行初次加工；步骤6 反面二次加工在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，将叶轮胚体的轮毂面设置为干涉面同时设置辅助参考面；利用不同直径的球刀对叶轮胚体的反面外形进行二次加工；步骤7 加工轮毂反面在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，将所有的叶片以及轮毂的断面设置为干涉面，利用圆鼻刀加工叶轮胚体轮毂的反面外形；步骤8 去除残料在立式加工中心上进行如下步骤叶轮胚体反面放置由卧式夹具进行定位装夹，利用立铣刀在立式加工中心上铣削叶片的外形，去除非加工区域的残料；步骤1至步骤8中所述的卧式夹具具有圆形底盘，底盘正面具有用于连接叶轮轮毂的凸起，凸起外圈与叶轮轮毂内孔相配，底盘表面开有2个以上圆周均勻分布的定位孔，圆形底盘的底面固定在立式加工中心上；步骤9 叶片脊背部加工在带数控分度头的四轴立式加工中心上进行如下步骤经过步骤1至步骤8完成的叶轮胚体由立式夹具进行定位夹装，将相邻的叶片设置为干涉面，同时添加辅助干涉面及辅助加工面，利用四轴立式加工中心对叶片脊背部残料凸起部分进行四轴加工，完成叶片曲线轮廓的整体加工；步骤9中所述的立式夹具包括夹持部件及与夹持部件固定的固定轴，夹持部件端部开有夹持槽，夹持槽纵向相通，夹持槽宽度大于叶轮轮毂的纵向深度，夹持部件位于夹持槽两侧的夹持段与叶轮轮毂销轴连接，立式夹具的固定轴开有夹持部件夹持叶轮时用于叶轮叶片通过的弧形槽，弧形槽与夹持槽相通，立式夹具的固定轴与立式加工中心固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种变曲面风力整体叶轮的加工方法，其特征在于所述的卧式夹具的底盘表面开有2个圆周对称的上切口槽，底盘底面与上切口槽相应位置开有下切口槽，下切口槽最外的弧长大于上切口槽最外的弧长。
全文摘要
本发明涉及一种变曲面风力整体叶轮的加工方法，采用四轴加工方法加工变曲面风力整体叶轮，步骤1至步骤8中的卧式夹具具有圆形底盘，底盘正面具有用于连接叶轮轮毂的凸起，圆形底盘的底面固定在立式加工中心上。步骤9中的立式夹具包括夹持部件及与夹持部件固定的固定轴，夹持部件端部开有夹持槽，夹持部件位于夹持槽两侧的夹持段与叶轮轮毂销轴连接，立式夹具的固定轴开有夹持部件夹持叶轮时用于叶轮叶片通过的弧形槽，立式夹具的固定轴与立式加工中心固定连接。本发明只需常规的四轴立式加工中心即可对曲面风力整体叶轮进行精确曲面加工，生产成本低，加工效率高。
文档编号B23P15/02GK102218649SQ20111016128
公开日2011年10月19日 申请日期2011年6月15日 优先权日2011年6月15日
发明者刘杰, 王志平, 王荣兴, 莫兴来, 袁飞, 褚守云 申请人:常州轻工职业技术学院