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航空发动机叶片四轴加工无油轴承工艺合作吊具分歧管俱乐部Frc

发布时间:2023-12-07 17:24:28 阅读: 来源:皮草厂家
航空发动机叶片四轴加工无油轴承工艺合作吊具分歧管俱乐部Frc

航空发动机叶片四轴加工

一、概述

飞机发动机的叶片大小不同,形状各异:从尺寸上看,大的叶片有250×60×10,小的只有30×10×5;从形状上看不会泛黄,带阻风台结构的稍复杂一些,需五轴联动铣削;不带阻风台的,用四轴加工即可。所有叶片都有一个特点:薄,加工时易变形。

叶片的毛坯均为合金铸件,加工工序比较复杂,从图纸到成品,一般都要经过40~60个工序。目前,发动机叶片(叶背、叶盆)的加工,大多采电脑配件用三轴铣削,即在立式铣削中心(带旋转工作台)先铣叶背,然后转180゜,再铣叶盆。进汽边、出汽边以及叶根,在后续的工序中再处理。这种铣削方法装卡次数多,加工效率低,并且加工后叶片变形大,叶片截面形状与原设计有较大误差。

如果采用四轴联动铣削,一次装卡就可把叶背、叶盆、进出汽边以及叶根同时加工出来,并且加工后的叶片变形也很小。如果走刀路径设计的合理,加工后叶片表面的光洁度高,后续的辅助工序可以取消或减化,进汽边和出汽边也无需再处理。从整体来看,叶片的加工质量和效率都会大为提高。

四轴铣削叶片,理想的刀具路径如下:

(1)四轴铣削叶背、叶盆时,刀具沿轴线螺旋走刀,从一端走到另一端;

(2)再单独铣一次进、出汽边,刀具沿叶片轴线从一端铣到另一端,以保证进、出汽边的形状精度和表面光洁度;

(3)铣削叶根的过渡面时,确保叶片两端的凸台不受损伤。

二、叶背、叶盆铣削

可以简化原型部份的制备

对于图1所示的叶片,可采用近似于螺旋的走刀路径。刀具相对于叶片绕轴线做旋转运动,同时间断地沿轴线作直线运动,如图1所示。采用这种走刀路径,叶片的变形小,质量可靠;叶背叶盆刀痕匀布,余量均匀,减少了后续打磨、抛光等工序的工作量,可明显地提高叶片的生产效率。并且,编制这种走刀路径,较编制螺旋走刀路径容易得多。

图1 叶片走刀路径

以下详细说明有关计算方法及参数的选择。

图2是叶片的俯视图。叶形的长边约220.7mm,短边约175.3mm,叶片高约93.9mm。叶片两端均有台阶,台阶的侧面与叶形的交线跟轴线不垂直,左边夹角约20°,右边约8.6°。

图2 俯视图

四轴联动铣削时,在右端和左端的走刀方向应同台阶的侧面基本平行,铣刀间断地沿轴线向叶片中部铣削时,走刀方向逐渐与轴线垂直,如图2所示。在最左侧,走刀方向与刀轴夹角20°角,铣削到A1_A1截面时,走刀方向与轴线垂直。铣到B1-B1截面后,走刀方向逐渐右斜。在最右端,走刀方向与右侧台阶的侧面方向一致,即与轴线夹角8.6°。

设相邻两刀具路径间的距离为d,则从最左端到A1-A1截面的切削次数为N=27.3/d,取d=1.5,则N=18刀,取20刀。相邻两刀的相对转角为:20°/20=1°。

同样计算右端的刀数:14.5/1.5=9.6取10刀。每刀转角:8.6°/10=0.86°。

最大转角计算:切削平面旋转后,各刀具路径不应重叠,条件为:Qm×W/2≤d,Qm≤2d/W,如图3所示。W=93.9、d=1.5,得Qm≤1.83°。

图3 刀具路径不重叠条件示意

三鲍鱼养殖、进、出汽边铣削

进出汽边是由多个位于相互平行的平面上、直径为0.65~0.68mm的圆弧构成的直纹曲面。用直径φ6的铣刀铣削时,最好用侧刃铣。可把各圆弧分为5等份,计算6条对应的等参曲线。然后,根据这6条曲线编制四轴程潜孔钻序,使刀具沿着6条曲线运动,且刀轴方向始终与曲面相切。

四、MasterCAM的多轴铣削功能

本零件使用MasterCAM软件造型和编程。MasterCAM的多轴铣削功能非常强劲,有多种四轴、五轴加工方法,用户可最大程度地控制走刀方式(Tool Type)、刀具运动(Tool motion)和刀轴方向(Tool axis),编出高质量的多轴加工程序。这些加工方法包括:五轴钻孔、五轴轮廓铣削、多曲面五轴端铣加工、五轴侧刃卧式铣床铣削(圆柱棒刀或圆锥棒刀)等等。

MasterCAM还提供有多种选项,控制刀具在走刀进程中的前倾角、后仰角以及左右摆角。通过设置前倾角、后仰角,可改变刀具的受力状况,提高加工的表面质量。通过改变左右摆角,可以避免刀头刀杆与工件的碰撞。五轴精加工时,在零件曲率变化太大的区域内,MasterCAM还可加密刀项目1期工程计划于2018年底投产位点,铣出光滑的表面。本例的仿真结果,如图4所示。

图4 加工仿真结果

MasterCAM提供了很多控制刀轴方向的办法,如:

用一组直线确定方向。五轴走刀时,刀轴的方向根据这组直线方向的变化而变化。

用上下两组曲线控制刀轴方向。

用一个封闭的边界,控制刀轴的运动范围,刀轴的方向受限于边界。

限制刀轴的倾角(A、B、或C ),以防碰撞。

用某个固定点控制刀轴方向,使刀具在切削时,其轴线始终通过该点。

MasterCAM的五轴铣削仿真也非常强。可使用任何形状的毛坯,准确模拟加工过程及加工结果,起到所见即所得的作用。有力地保证了数控程序的正确性。

总之,用MasterCAM设计和加工叶片,快捷方便、安全可靠。(end)


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