試析葉輪加工精度影響因素分析及改進策略
2021-8-20 來源: 中國航發哈爾濱東安發動機有限公司 作者:關云超
摘要:隨著我國科學技術的不斷發展,復雜曲面零件在加工生產方面的應用越來越廣泛,葉輪就是一個典型的復雜曲面零件。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。基于此,文章首先簡要分析了葉輪加工的流程特點,隨后又分別從三個方面闡述了葉輪加工精度的影響因素和葉輪加工精度的改進策略,以此供相關人士交流參考。
關鍵詞:葉輪加工;加工精度;影響因素;改進策略
引言
對于產品質量的第一評判標準就是產品的加工精度,加工精度一定要符合其制定的標準要求,不能夠出現一絲一毫的差錯。然而,葉輪加工是一個非常復雜的過程,涉及到了許多的加工環節,影響葉輪加工的因素也多種多樣,所以如何進一步有效提升葉輪的加工精度變得十分關鍵。
1、葉輪加工的流程和特點
葉片在載體上均勻的分布是傳統葉輪的特點,葉片會順著統一的方向通過曲線形式來進行延伸,并且葉片的本體比較薄,所以加工的方式通常采用車床切削。葉輪加工主要針對四個部分,分別為葉片的整體、葉輪的根部倒角、流量通道以及中部鏈接去。同時,在葉輪加工的整個過程中,要通過進行各種粗加工來準確切除較大一部分的工件余量,然后再進行定位基準的設定、逐步建立加工工序來有針對性的進行工件半精加工以及精加工[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余預料,為葉輪構造出一個基礎的輪廓;半精加工主要目的是修補在粗加工中凸凹不平的表面以及有毛刺的表面,來達到讓葉輪能夠極其光滑的目的;而精加工作為最后一步,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能。
2、 葉輪加工的影響因素
2.1 葉輪材料選擇方面
在葉輪加工的過程中,以往葉輪的制造都是采用鈦合金作為加工葉輪的主要材料。因為鈦合金的強度較高、熱強度高、抗腐蝕性好,所以材料選擇都以鈦合金為主,但是由于加工工藝不成熟,所以在葉輪加工的時候,經常會出現加工中葉片變形的情況[2]。葉輪加工選取的主要材料主要包括 TC4、TC11、TA6 等,主要以鈦為基礎進而加入其他元素而成,包括鋁、鉬、碳、氮等元素,上述合金具有良好的工藝性及超塑性,在航空制造領域應用廣泛,非常適合作為葉輪加工這樣的復雜性形狀的零件的加工材料。
2.2 關于葉輪加工刀具方面
在整個葉輪的加工過程當中,機床生產時刀具的正確選擇和使用,也是非常重要的。在刀具切割的時候,所使用的刀具在硬度上和它的強度適應程度上是根據每一道加工的工序步驟來進行選擇的。如果刀具的強度力度不夠的話,那么刀具在接觸加工零件表面的時候,因為受到擠壓壓力超過了刀具自身的強度能力,就會造成刀具嚴重變形,也會使加工材料受損。還有一點,刀具在和預先設定的切、削產量相差比較大時,會造成葉輪表面材料加工過度,或者加工過低等現象發生。另外,刀具因為壓力太大而在使用過程中慢慢變形的時候,因為它表面上的規格和尺寸不同,就會造成加工的表面很粗糙,降低了葉輪的加工精細程度。在整個葉輪加工的過程當中,因為它每一步的加工目的都不一樣,所以就要根據每一步的加工工序,去選用不一樣的正確的刀具來使用加工[3]。比如,在使用粗加工的時候,因為刀具要切割掉很大一部分的材料,所以要選用切面比較大的刀具來進行切割,例如:立式的銑刀比較適合,因為選用了合理的工具才能夠加快工作的進度,提高工作效率。在對于半精加工和精加工的材料生產中,一般都會選用切削表面比較小的刀具,這樣可以使表面更加光滑、細膩,大大提高了直接切削的精細度,從而達到最佳效果。
2.3 設計切割的參考數據
在葉輪加工的過程當中,需要提前做好切割的參考預設,比如切割的速度和進給量以及背吃刀量等所有關于切削的參考數都要進行設置。切削的速度是指在加工葉輪的生產過程當中,銑刀移動的速度,如果切割的速度比較慢會造成葉輪加工的效率降低,這樣會產生一定的經濟損失,從而影響了企業的經濟發展要求,如果速度超過正常速度而比較大的時候,就會使加工的刀具,因為過度使用造成磨損嚴重,或者在加工時出現震動和顫抖的情況,這樣會造成加工表面的粗糙程度,嚴重破壞了加工的精細程度。進給量是對于工件的加工相關的技術水平,進給量必須準確無誤,如果超過標準的量會造成工件加工產生嚴重變形,結果會產生很大的誤差。背吃刀量在設置的時候,需要注意的是,背吃刀量符合加工零件所需要的切削余量,要避免發生設計的參數設置超出標準的范疇,如果不能合理設置切削的參數,結果會導致影響加工的進度和工作效率,造成嚴重后果。
3、 葉輪加工精度的改進策略
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,它比之前選用的三軸中心有著更多優勢。五軸加工中心的運動模式以及結構形式更加的多種多樣,它可以更加靈活地控制機床上刀具的工作角度,并且還能夠實時地調整所用到的刀具,這樣就可以有效地避免在刀具使用時產生巨大占位或者帶來較大的干涉,從而可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
粗加工切除毛坯余量是加工步驟中十分重要的。在葉輪加工的過程中,首要工作就是對毛坯表面的余料進行加工,將那些余料進行切除,但是因為這個步驟只涉及到了余料的切削工作,在加工的精度要求方面比較低,所以在切削的過程中要保障較快的切削速度,這樣能夠有效地提高切削效率,促進這項步驟的順利完成。
同時,在加工過程中,通常會使用跟隨式的切削方法。并且,其參數設置也有一定的要求,通常將背吃刀量的參數設定為零點二毫米。然后根據刀具長度來確定刀具距離,通常刀具之間的距離是刀具其自身長度的四分之三[5]。更要注意的是,在切削的過程中,物件的側面余量要固定為 2 毫米。第二個是對葉片進行半精加工,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,這樣能夠達到提升葉片光滑度的目的。
值得注意的是,在切削的整個過程中,刀具其直徑的十分之三要設定為刀的進給量。第三個是對葉片進行精加工。在之前一系列加工的基礎之上,要對于葉片進行精加工,這是加工過程中的最后一個步驟,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求,并會達到其預期的效果。
在完成一系列的參數設置之后,需要導入三維數模來進行相關的仿真截圖,然后根據后置處理的相關程序,把葉輪的各個參數直接導入,然后生成一個數控加工方面的程序,再在現場進行加工工作,最后再根據具體問題具體分析的理念,觀察現場加工的實際情況進行靈活處理,促進葉片的完整性、提升葉輪表面的光滑度和平滑度,從而為葉輪加工精度能夠符合產品的標準以及要求打下堅實的基礎。
3.3 研發先進技術以及先進設備
想要提高葉輪的加工精度,是離不開先進技術和先進設備的。我國近年來的科技發展速度確實很快,對于科技生產加工也都起到了不小的影響。但是針對于葉輪加工精度這一方面,其技術研發速度還是比較緩慢的。眾所周知,研發技術并不是一項簡單的工作,它需要比較漫長的研究、分析過程,但是我國技術人員如果能夠通過積極不懈的努力,研發出針對于提高葉輪加工精度方面的專業技術,這便能夠極大的提升葉輪加工精度,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,還要積極引進國內外各種各樣能夠提升葉輪加工精度的先進設備,葉輪加工行業應當積極地吸取、借鑒國內外各種優秀經驗,不斷地在這一專業領域進行交流學習、獲取信息,全球研發先進技術與先進設備的新思路、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比較先進的提升加工精度設備,應當舍得投入成本,并且積極探索溝通、力求引進該先進設備,因為這會對于提高葉輪加工精度有著不可忽視的重要作用。
4 、結束語
本文通過分析葉輪加工的材料方面、刀具選擇方面、切削參數設置方面這些影響因素,隨后又闡述了葉輪加工精度的改進策略,從而為保障產品的加工精度提供良好選擇,促進提升產品的加工質量和水平,為葉輪加工行業發展作出一定貢獻。
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