試析葉輪加工精度影響因素分析及改進(jìn)策略

關(guān)云超

摘? 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，復(fù)雜曲面零件在加工生產(chǎn)方面的應(yīng)用越來越廣泛，葉輪就是一個典型的復(fù)雜曲面零件。然而，保障加工精度和加工質(zhì)量水平一直是一個重要的技術(shù)難題?；诖?，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(jìn)策略，以此供相關(guān)人士交流參考。

關(guān)鍵詞：葉輪加工;加工精度;影響因素;改進(jìn)策略

中圖分類號：TH161 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）30-0117-02

Abstract： With the continuous development of science and technology in my country， the application of complex curved surface parts in processing and production is becoming increasingly extensive. The impeller is a typical complex curved surface part. However， ensuring processing accuracy and processing quality has always been an important technical problem. Based on this， this article first briefly analyzes the characteristics of the impeller machining process， and then explains the influencing factors of the impeller machining accuracy and the improvement strategy of the impeller machining accuracy from three aspects， so as to provide reference for relevant people.

Keywords： impeller machining; machining accuracy; influencing factors; improvement strategy

引言

對于產(chǎn)品質(zhì)量的第一評判標(biāo)準(zhǔn)就是產(chǎn)品的加工精度，加工精度一定要符合其制定的標(biāo)準(zhǔn)要求，不能夠出現(xiàn)一絲一毫的差錯。然而，葉輪加工是一個非常復(fù)雜的過程，涉及到了許多的加工環(huán)節(jié)，影響葉輪加工的因素也多種多樣，所以如何進(jìn)一步有效提升葉輪的加工精度變得十分關(guān)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(tǒng)葉輪的特點，葉片會順著統(tǒng)一的方向通過曲線形式來進(jìn)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(jìn)行各種粗加工來準(zhǔn)確切除較大一部分的工件余量，然后再進(jìn)行定位基準(zhǔn)的設(shè)定、逐步建立加工工序來有針對性的進(jìn)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(yù)料，為葉輪構(gòu)造出一個基礎(chǔ)的輪廓;半精加工主要目的是修補(bǔ)在粗加工中凸凹不平的表面以及有毛刺的表面，來達(dá)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(jìn)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(qiáng)度較高、熱強(qiáng)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(jīng)常會出現(xiàn)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(chǔ)進(jìn)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(lǐng)域應(yīng)用廣泛，非常適合作為葉輪加工這樣的復(fù)雜性形狀的零件的加工材料。

2.2 關(guān)于葉輪加工刀具方面

在整個葉輪的加工過程當(dāng)中，機(jī)床生產(chǎn)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(qiáng)度適應(yīng)程度上是根據(jù)每一道加工的工序步驟來進(jìn)行選擇的。如果刀具的強(qiáng)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(qiáng)度能力，就會造成刀具嚴(yán)重變形，也會使加工材料受損。還有一點，刀具在和預(yù)先設(shè)定的切、削產(chǎn)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(xiàn)象發(fā)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(guī)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(xì)程度。在整個葉輪加工的過程當(dāng)中，因為它每一步的加工目的都不一樣，所以就要根據(jù)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(jìn)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(jìn)度，提高工作效率。在對于半精加工和精加工的材料生產(chǎn)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(xì)膩，大大提高了直接切削的精細(xì)度，從而達(dá)到最佳效果。

2.3 設(shè)計切割的參考數(shù)據(jù)

在葉輪加工的過程當(dāng)中，需要提前做好切割的參考預(yù)設(shè)，比如切割的速度和進(jìn)給量以及背吃刀量等所有關(guān)于切削的參考數(shù)都要進(jìn)行設(shè)置。切削的速度是指在加工葉輪的生產(chǎn)過程當(dāng)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(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)損失，從而影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)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(yán)重，或者在加工時出現(xiàn)震動和顫抖的情況，這樣會造成加工表面的粗糙程度，嚴(yán)重破壞了加工的精細(xì)程度。進(jìn)給量是對于工件的加工相關(guān)的技術(shù)水平，進(jìn)給量必須準(zhǔn)確無誤，如果超過標(biāo)準(zhǔn)的量會造成工件加工產(chǎn)生嚴(yán)重變形，結(jié)果會產(chǎn)生很大的誤差。背吃刀量在設(shè)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(fā)生設(shè)計的參數(shù)設(shè)置超出標(biāo)準(zhǔn)的范疇，如果不能合理設(shè)置切削的參數(shù)，結(jié)果會導(dǎo)致影響加工的進(jìn)度和工作效率，造成嚴(yán)重后果。

3 葉輪加工精度的改進(jìn)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(jī)床，它比之前選用的三軸中心有著更多優(yōu)勢。五軸加工中心的運動模式以及結(jié)構(gòu)形式更加的多種多樣，它可以更加靈活地控制機(jī)床上刀具的工作角度，并且還能夠?qū)崟r地調(diào)整所用到的刀具，這樣就可以有效地避免在刀具使用時產(chǎn)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(zhì)量以及工作水平[4]。

3.2 確定加工步驟、計算參數(shù)

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(jìn)行加工，將那些余料進(jìn)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(jìn)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(shù)設(shè)置也有一定的要求，通常將背吃刀量的參數(shù)設(shè)定為零點二毫米。然后根據(jù)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(cè)面余量要固定為2毫米。第二個是對葉片進(jìn)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(qū)別是，半精加工會使用比較小的刀具來對葉片進(jìn)行相應(yīng)的加工，這樣能夠達(dá)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(shè)定為刀的進(jìn)給量。第三個是對葉片進(jìn)行精加工。在之前一系列加工的基礎(chǔ)之上，要對于葉片進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)和加工要求，并會達(dá)到其預(yù)期的效果。

在完成一系列的參數(shù)設(shè)置之后，需要導(dǎo)入三維數(shù)模來進(jìn)行相關(guān)的仿真截圖，然后根據(jù)后置處理的相關(guān)程序，把葉輪的各個參數(shù)直接導(dǎo)入，然后生成一個數(shù)控加工方面的程序，再在現(xiàn)場進(jìn)行加工工作，最后再根據(jù)具體問題具體分析的理念，觀察現(xiàn)場加工的實際情況進(jìn)行靈活處理，促進(jìn)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(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)以及要求打下堅實的基礎(chǔ)。

3.3 研發(fā)先進(jìn)技術(shù)以及先進(jìn)設(shè)備

想要提高葉輪的加工精度，是離不開先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備的。我國近年來的科技發(fā)展速度確實很快，對于科技生產(chǎn)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(shù)研發(fā)速度還是比較緩慢的。眾所周知，研發(fā)技術(shù)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(shù)人員如果能夠通過積極不懈的努力，研發(fā)出針對于提高葉輪加工精度方面的專業(yè)技術(shù)，這便能夠極大的提升葉輪加工精度，從而產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率也會得到大幅度提高[6]。此外，還要積極引進(jìn)國內(nèi)外各種各樣能夠提升葉輪加工精度的先進(jìn)設(shè)備，葉輪加工行業(yè)應(yīng)當(dāng)積極地吸取、借鑒國內(nèi)外各種優(yōu)秀經(jīng)驗，不斷地在這一專業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行交流學(xué)習(xí)、獲取信息，全球研發(fā)先進(jìn)技術(shù)與先進(jìn)設(shè)備的新思路、新靈感、新方法。更重要的是，如果發(fā)現(xiàn)了其他國家或地區(qū)存在比較先進(jìn)的提升加工精度設(shè)備，應(yīng)當(dāng)舍得投入成本，并且積極探索溝通、力求引進(jìn)該先進(jìn)設(shè)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(jié)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(shù)設(shè)置方面這些影響因素，隨后又闡述了葉輪加工精度的改進(jìn)策略，從而為保障產(chǎn)品的加工精度提供良好選擇，促進(jìn)提升產(chǎn)品的加工質(zhì)量和水平，為葉輪加工行業(yè)發(fā)展作出一定貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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