某型葉片式擴(kuò)壓器的加工工藝概述

孫少玉

摘 要：數(shù)控加工技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用， 工藝方案設(shè)計對于零件的制造質(zhì)量起著重要作用。本文通過對此類零件加工工藝進(jìn)行分析， 給出了對于一般零件數(shù)控加工工藝分析的方法，對于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)具有一定的意義。

關(guān)鍵詞：葉片擴(kuò)壓器;工藝方案;數(shù)控編程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.05.024

1 前言

擴(kuò)壓器分為有葉擴(kuò)壓器和無葉擴(kuò)壓器兩大類，其工作原理就是利用通流截面積的不同，將速度能轉(zhuǎn)化為壓力能。當(dāng)葉輪出口氣流角較小時，通常采用葉片擴(kuò)壓器。擴(kuò)壓器是離心壓氣機(jī)的關(guān)鍵部件，擴(kuò)壓器的好壞決定了能否有效地將葉輪出口的部分動能轉(zhuǎn)化為壓力能，而且決定了離心壓氣機(jī)的性能優(yōu)劣，因此提高擴(kuò)壓器的加工精度對改善離心壓氣機(jī)的性能具有重大意義[1]。

2 葉片式擴(kuò)壓器工藝方案設(shè)計

2.1 工藝過程設(shè)計的原則及依據(jù)

設(shè)計的工藝路線和工藝方法，應(yīng)該根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、選用的材料和毛坯種類、典型表面特征、尺寸大小、尺寸精度、形狀位置公差、表面粗糙度、設(shè)計基準(zhǔn)、規(guī)定的特種加工工藝、關(guān)鍵特性等來設(shè)計，首先應(yīng)保證零件的加工質(zhì)量，滿足設(shè)計圖樣的各項(xiàng)技術(shù)條件;應(yīng)保證有較高的生產(chǎn)效率;應(yīng)保證較低的生產(chǎn)成本;應(yīng)優(yōu)先選用現(xiàn)有的工藝裝備，選用先進(jìn)的加工工藝。

2.2 工藝性分析

（1）葉片擴(kuò)壓器結(jié)構(gòu)，典型特征是直徑大，幾何精度高，壁厚薄，材料難加工，葉片擴(kuò)壓器葉型的銑削應(yīng)選用剛性好、精度高、穩(wěn)定性好的五軸加工中心，以保證產(chǎn)品加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。（2）葉片式擴(kuò)壓器屬于弱剛性零件，加工時易產(chǎn)生切削振動，嚴(yán)重影響切削效率和表面加工質(zhì)量。加工時，應(yīng)確定合理的定位、夾緊方式，增強(qiáng)零件切削剛性。（3）葉片式擴(kuò)壓器為薄壁結(jié)構(gòu)，在加工過程中，受夾緊力、切削力、切削熱等因素的影響，易產(chǎn)生加工變形及讓刀現(xiàn)象，影響零件加工精度。應(yīng)選擇合理的刀具材料、幾何角度和切削參數(shù)，科學(xué)安排走刀方式及走刀路徑。（4）在葉型精加工階段，應(yīng)盡量保持余量均勻，以利于材料均勻去除，減小零件加工變形。（5）葉片擴(kuò)壓器葉片壁薄，剛性差，零件周轉(zhuǎn)必須有防護(hù)措施。

2.3 葉片擴(kuò)壓器工藝路線設(shè)計

2.3.1 加工路線的劃分

由于零件的型面較為復(fù)雜，使得各表面加工余量差異較大，因此，葉片擴(kuò)壓器的加工路線分為粗加工、半精加工和精加工三個部分。粗加工全部為車削加工，去除大部分余量，安排熱處理工序淬回火達(dá)到設(shè)計圖紙硬度要求。半精加工繼續(xù)去除余量，同時粗銑葉型，同時安排消除應(yīng)力的熱處理工序。熱處理后，由于應(yīng)力的釋放，零件會產(chǎn)生變形，為此，應(yīng)安排修復(fù)基準(zhǔn)工序，以保證零件精加工定位基準(zhǔn)的精度，避免由于“誤差復(fù)映”影響零件的加工精度。精加工完成全部機(jī)械加工內(nèi)容，加工后的尺寸、形位公差滿足設(shè)計圖要求。

2.3.2 熱處理、無損檢測工序的安排

（1）熱處理。在零件正反兩面粗車后即安排淬回火熱處理，使零件達(dá)到設(shè)計的硬度要求;在粗銑葉型后安排去應(yīng)力退火熱處理，目的是釋放零件開粗后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。（2）無損檢測。在精加工及表面拋光完成后安排有磁流檢查，目的是用于檢查零件表面缺陷，如裂紋、夾渣等。（3）工藝路線安排。

3 工藝方案實(shí)施

3.1 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計

因葉片式擴(kuò)壓器為薄壁件，剛性差，若夾緊力與支撐力的作用點(diǎn)選擇不當(dāng)，夾緊力會使零件產(chǎn)生彈性變形，加工后擴(kuò)壓器各表面的尺寸精度和形狀、位置精度將受到影響。所以，葉片式擴(kuò)壓器加工時的定位、裝夾設(shè)計是減小加工變形，保證加工質(zhì)量的重要因素之一。

夾具設(shè)計應(yīng)從以下幾個方面考慮：

（1）選擇零件剛性較好的配合表面作為定位面，采用軸向壓緊，并保持作用點(diǎn)的位置一致，避免零件在夾緊力的作用下產(chǎn)生變形。（2）由于零件的配合表面表面積很小，無法壓緊，所以在工藝方案制定時預(yù)留工藝安裝邊，選擇工藝安裝邊及小端面過定位的壓緊方式，同時增加多點(diǎn)輔助支撐來消除振動對銑削的影響，控制零件的加工變形。

3.2 刀具選用

3.2.1 刀具材料及幾何參數(shù)

某型葉片式擴(kuò)壓器是不銹鋼材質(zhì)，不銹鋼有以下切削特點(diǎn)：加工硬化傾向大、切削力大、切削溫度高、刀具易磨損、表面質(zhì)量和精度不易保證。加工不銹鋼零件應(yīng)以硬質(zhì)合金和涂層硬質(zhì)合金刀具為主。原則上選用YG類硬質(zhì)合金牌號。主要原因是YG類硬質(zhì)合金具有較高的抗彎強(qiáng)度，能保證刀具采用較大的前角和鋒利的刃口;另一方面是YG類合金導(dǎo)熱性能好，可以避免切削熱集中在切削刃部位，使切削溫度降低。粗加工選用多刃螺旋銑刀，切削效率很高;半精銑和精銑葉片時選擇整體硬質(zhì)合金立銑刀;流道的半精及精加工一般選擇硬質(zhì)合金球頭銑刀。

3.2.2 切削參數(shù)選擇

在金屬切削中，切削參數(shù)控制著兩個變量，即金屬去除率和刀具壽命。在葉片式擴(kuò)壓器粗加工時，在保證加工質(zhì)量的前提下，要考慮提高生產(chǎn)效率，切削用量可大一些，在滿足刀具耐用度的條件下，應(yīng)加大切削深度，但切削深度不宜過大，避免造成刀具黏刀、燒刀、斷裂現(xiàn)象。精加工時，要保證擴(kuò)壓器尺寸精度和表面粗糙度符合設(shè)計圖要求，兼顧切削效率和加工成本，切削速度應(yīng)高一些，進(jìn)給量及切削深度應(yīng)較小，但切削深度不宜過小，否則，刀刃在硬化層上切削，刀具易磨損。由于零件壁厚薄，切削過程中易產(chǎn)生振動，因此，在選擇切削參數(shù)時，應(yīng)考慮機(jī)床、刀具、零件的動態(tài)特征，進(jìn)行基于切削穩(wěn)定性的工藝參數(shù)優(yōu)化，保證系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下工作。

銑葉型加工時選用的切削用量為：粗加工：v=30-40m/min，f=0.05-0.1mm/z，ap=8mm;

半精加工：v=40-50m/min，f=0.03-0.08mm/z，ap=0.2-0.4mm。

4 結(jié)論

通過某型號葉片式擴(kuò)壓器葉型的數(shù)控加工過程，分析了薄壁結(jié)構(gòu)件的工藝路線設(shè)計、工裝設(shè)計、刀具選用及數(shù)控編程。葉片式擴(kuò)壓器加工完成后對其進(jìn)行了檢驗(yàn)，葉型輪廓度、形狀位置公差、表面粗糙度等均達(dá)到工藝文件的要求。實(shí)踐證明，本零件加工工藝方法的應(yīng)用和工藝參數(shù)的選擇是合理的，為以后此類薄壁結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]張云玲，顧琪.J66葉片擴(kuò)壓器加工工藝分析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013（02）.