异形零件的加工经验交流汇总

1、 异形零件异形零件加工经验交流加工经验交流 中国航发黎明中国航发黎明 加工中心操作工加工中心操作工 王欣王欣 自我介绍1987.082011.4 黎明公司52车间从事模具数控加工2011.4-2015.10科研试制快速反应中心机匣、叶盘的新机研制 数控加工2015.10-至今 技术中心机匣、叶盘的新机研制 数控加工 案例一、无余量蜡模加工工艺案例一、无余量蜡模加工工艺 以加工某新机叶片蜡模为例，介绍固化刀路以加工某新机叶片蜡模为例，介绍固化刀路 下图为叶片蜡模的背模下图为叶片蜡模的背模 此精密叶片无余此精密叶片无余量蜡模，由于型面量蜡模，由于型面复杂筋条多且窄、复杂筋条多且窄、深，加工时用的刀

2、深，加工时用的刀具规格达具规格达10来种，来种，球头铣刀就从球头铣刀就从R8刀刀 逐渐到逐渐到R0.25刀，用刀，用到小刀时刀具刚性到小刀时刀具刚性极差，容易折刀，极差，容易折刀，导致加工十分困难。导致加工十分困难。 以前的加工方法：以前的加工方法：由于两次找正，误差加大，导致型面由于两次找正，误差加大，导致型面精度不高精度不高 缺点：缺点： 先将上、下模的结合面铣出钳工研合后，先将上、下模的结合面铣出钳工研合后，再加工叶型部分，这时加工的叶片蜡型厚度靠再加工叶型部分，这时加工的叶片蜡型厚度靠 操作者人为对刀保证。操作者人为对刀保证。 从而采用蜡从而采用蜡模结合面和叶型模结合面和叶型及筋槽一次

3、装夹及筋槽一次装夹全部加工出来全部加工出来,由由于沟槽多而且比于沟槽多而且比较深较深, 加工刀路加工刀路使刀具快速的上使刀具快速的上下运动，机床的下运动，机床的机械运动要落后机械运动要落后于控制系统的运于控制系统的运算速度，就造成算速度，就造成型面缺肉折刀，型面缺肉折刀，加工质量不好加工质量不好!以往的加工刀路：以往的加工刀路： 在半精加工及精加工沟槽时，在半精加工及精加工沟槽时，采取垂直于筋槽的走刀方向，从采取垂直于筋槽的走刀方向，从R3逐渐使用到逐渐使用到R0.25，由于刀具，由于刀具小、刚性差，加之每一刀的加工小、刚性差，加之每一刀的加工量还不一定均匀，就极易折刀，量还不一定均匀，就极易

4、折刀，同时加工后的沟槽表面光度不好，同时加工后的沟槽表面光度不好，给钳修带来困难。给钳修带来困难。存在的加工困难存在的加工困难 :以往解决困难的办法以往解决困难的办法: 一般采用一般采用Z轴向上平移的方法加工，平移轴向上平移的方法加工，平移后加工处的加工余量均匀了可加工过的地方空后加工处的加工余量均匀了可加工过的地方空程且多了，加工效率且下来了程且多了，加工效率且下来了,筋槽内接刀的痕筋槽内接刀的痕迹也多了迹也多了. 比如：比如：在加工时用在加工时用R1.5的刀加工后，的刀加工后，在用在用R1刀加工时，刀加工时，余量并不一定是余量并不一定是均匀的均匀的0.5mm，因为，因为小于小于3mm的槽的

5、槽 R1.5刀刀是加工不到的，是加工不到的，而而R1刀又能加工到，刀又能加工到，槽有多深就能加工多深，槽有多深就能加工多深，这时的加工量就极大。这时的加工量就极大。 为提高加工效率、加工质量，我通过自己为提高加工效率、加工质量，我通过自己在实践中总结研究，将结合面先加工出，再加在实践中总结研究，将结合面先加工出，再加工工作型面的筋条的结合面，加工筋槽及清根工工作型面的筋条的结合面，加工筋槽及清根的刀路必须要进行改进。的刀路必须要进行改进。现在的加工方法现在的加工方法 : 在加工时将结合面、叶片型面及沟槽上表在加工时将结合面、叶片型面及沟槽上表面用大的球头刀同时加工出来面用大的球头刀同时加工出来

6、,小刀平行于筋槽小刀平行于筋槽方向单独加工筋槽。方向单独加工筋槽。 沿着叶型及结合面截面线方向沿着叶型及结合面截面线方向走刀，同时加工叶片型面及结合面走刀，同时加工叶片型面及结合面时由于不加工沟槽，就可使用大的时由于不加工沟槽，就可使用大的球头刀加工，效率提高快球头刀加工，效率提高快,光度还光度还好，保证了型面的尖角。好，保证了型面的尖角。 在加工沟槽时，刀具由大在加工沟槽时，刀具由大到小逐步使用，要随着沟方向到小逐步使用，要随着沟方向均高、等量加工，保证每一刀均高、等量加工，保证每一刀的吃刀量要小且一定要均匀，的吃刀量要小且一定要均匀，保证刀具不易折断，提高沟槽保证刀具不易折断，提高沟槽内精

7、度。内精度。创新的创新的刀路刀路 采用以上方法加工叶片蜡模质量好、效率高，为以后的加采用以上方法加工叶片蜡模质量好、效率高，为以后的加工开辟了新的工艺方法，固化后广泛应用到现场加工中。效率工开辟了新的工艺方法，固化后广泛应用到现场加工中。效率从从7天提高到天提高到2天，而且光度有了成倍的提高！每套模具可以节天，而且光度有了成倍的提高！每套模具可以节约刀具费用一万多元约刀具费用一万多元. 现在采用笔式清根的方法现在采用笔式清根的方法,避避免了抬刀扎刀多而导致刀具折断免了抬刀扎刀多而导致刀具折断的情况，光度明显提高的情况，光度明显提高! 再用小于沟槽根部再用小于沟槽根部R的刀具的刀具用环绕的走刀路

8、线，对叶型及筋用环绕的走刀路线，对叶型及筋槽处编制一个精程序，有效提高槽处编制一个精程序，有效提高叶型筋槽的光度质量，无任何接叶型筋槽的光度质量，无任何接刀痕，解决了筋槽内钳工无法抛刀痕，解决了筋槽内钳工无法抛光的难题！光的难题！ 用数控铣三用数控铣三坐标有加工不坐标有加工不到处，没有基到处，没有基准无法钳修，准无法钳修，工艺决定外委工艺决定外委用五坐标机床用五坐标机床加工三坐标机加工三坐标机床加工不到处。床加工不到处。此套蜡模，其叶型复杂、型面曲率大，水平放置有倒拔的型面。此套蜡模，其叶型复杂、型面曲率大，水平放置有倒拔的型面。 我通过查阅图纸发现用三坐标机床加工不到镶块我通过查阅图纸发现用

9、三坐标机床加工不到镶块处，可以卸下单独加工，将结合面垂直放正就可以加处，可以卸下单独加工，将结合面垂直放正就可以加工型面了。工型面了。由于工期紧，外委周期时间长，质量也时常得不到保证由于工期紧，外委周期时间长，质量也时常得不到保证 经过改用三坐标机床加工，很好的提高了加工效率，经过改用三坐标机床加工，很好的提高了加工效率， 由原先的外委由原先的外委5天缩短至天缩短至2天，保质保量保进度完成。天，保质保量保进度完成。 侧面有一滑动镶块侧面有一滑动镶块已往的加工方法：已往的加工方法：单独加工镶块，将镶块侧面单独加工镶块，将镶块侧面拉直找正后进行加工。拉直找正后进行加工。单独加工的缺点：单独加工的缺

10、点：镶块不易找正，加工后与模体镶块不易找正，加工后与模体的相对位置存在偏差。的相对位置存在偏差。 所以我提出镶块与模体组合同时加工所以我提出镶块与模体组合同时加工 ，来保证镶块型，来保证镶块型面与模体型面的位置度面与模体型面的位置度.只有设计夹具扩大机床的功能，才只有设计夹具扩大机床的功能，才能完成这些任务。能完成这些任务。以往采用不同角度专用夹具多次装夹加工以往采用不同角度专用夹具多次装夹加工 在加工中发现采用此专用夹具有一定弊端：在加工中发现采用此专用夹具有一定弊端：1.一套蜡模需制造一组专用夹具，这几个专用夹具只一套蜡模需制造一组专用夹具，这几个专用夹具只能加工此套蜡模。能加工此套蜡模。

11、2.加工另一套蜡模就得需要再制造一组专用夹具。加工另一套蜡模就得需要再制造一组专用夹具。 材料的浪费材料的浪费 每一套蜡模都需要每一套蜡模都需要一组专用夹具一组专用夹具由于夹具多，由于夹具多，就会造成加工中容易就会造成加工中容易用错专用夹具且造成用错专用夹具且造成现场夹具混乱，现场夹具混乱，不宜管理不宜管理 于是设计于是设计应 用 专 用 组应 用 专 用 组合 夹 具 ， 对合 夹 具 ， 对镶 块 和 模 体镶 块 和 模 体倒 拔 部 分 一倒 拔 部 分 一同 加 工 。 实同 加 工 。 实现 了 精 益 制现 了 精 益 制造 ， 降 低 加造 ， 降 低 加工 成 本 ， 大工

12、成 本 ， 大力 发 挥 组 合力 发 挥 组 合夹具的作用。夹具的作用。组合夹具组合夹具现在使用的夹具现在使用的夹具 此夹具的设计既提高了效率，也保证了质量，同时又此夹具的设计既提高了效率，也保证了质量，同时又降低了加工成本！现早已被应用到现场加工中，为科研工降低了加工成本！现早已被应用到现场加工中，为科研工装厂完成公司的科研工装生产任务开辟了很好的工艺路线！装厂完成公司的科研工装生产任务开辟了很好的工艺路线！ 运用组合夹具运用组合夹具,其适应性能强其适应性能强,可以可以拼装不同形状的夹具拼装不同形状的夹具, 角度变化灵活，角度变化灵活，大大满足加工的需要。大大满足加工的需要。 我提出将镶块

13、和模具装在一起我提出将镶块和模具装在一起, 在组合夹具上加工在组合夹具上加工, 保证了镶块和蜡模保证了镶块和蜡模 的位置精度的位置精度,同时又解决了外委五坐标同时又解决了外委五坐标 加工周期长的问题加工周期长的问题, 总结出总结出 一条很一条很 好的加工工艺，也能用三坐标好的加工工艺，也能用三坐标 机床完成五坐标机床加工的零件。机床完成五坐标机床加工的零件。 这套六连铸无余量叶片蜡膜共有58个大小不同的零件组成，结构分为：上下模板、上下左右模块、五组叶身活块、三件大端活块、三件小端活块、另外为了出模需要，还有许多镶块。 这套模具中，五组叶身活块最为复杂。加工难点： 每个活块的零件型面都成不规则

14、形状，加工时不易装夹和测量，叶型活块单薄，加工时易变形，采用组合加工法。好处：1、避免单件加工误差积累带来的整体型面超差，提高组件 精度。2、型面加工完毕后，可按夹具基准进行三坐标检测，合格后去除辅助部分，这样可以保证每组叶型活块的精度。3、提高铣加工加工效率。4、组件精度提高，减少钳工装配难度。5、整套模具效率提高原来的5倍。 一套返修的冲模加工工艺。 由于冲模经过一段时间的工作后，上、下模均已严重变形，使用单位要求下落返修，且加工余量小，这时常规的加工方法是：将下模从下模板上卸下，按照原型找正下落加工，来保证型面的全部落出以及加工余量的均匀。 案例二、案例二、返修的冲模加工工艺缺点： 如按

15、原型找正，可以加工出全部型面且加工余量也均匀，但是由于上、下模均已严重变形和定位的导柱孔的相对位子已出现变化，这样加工出的上、下模工作型在导柱孔的定位下就极易错位，保证不了在导柱孔的定位下，上、下模的合模。 正确的方法： 不将上、下模从模板上卸下，通过找出上、下模和导柱孔之间一个共同的基准来解决这个问题。先找出上模原型的中心，再找出与导柱孔中心的位置关系后将此活卸下先不加工。这时在将下模安装上，用同样的方法，通过原型找正中心后找出与导柱孔的位置关系，之后比较上、下模中心与导柱孔中心位置的差值，为了保证余量均匀且又能加工出，取这两个值的中间值，这样在加工时只要找正导柱孔串出两个值的中间值就可以了

16、。 通过导柱孔及工作型来找正加工，这样加工出来的型面，能够保证上下模的合模且加工量小，避免了由于按原型找正下落造成的上、下模错模乃至废品的产生。 对于返修的零件 基面、型面已经变形在找正时就得根据工作型面进行找正，有些工作型面不是直面就要找出型面特殊的点、线、面经过计算找出差值进行拉直、找正，之后必须经过试切保证都能铣出才能加工。 案例三、案例三、返修的零件 上图可计算出1、2两点的差值进行拉直（1、2两点相距越远越好），如果加工余量大可用刀具在零件上试切，保证能够将零件全部铣出即可。如果加工余量小，就使用百分表（百分表的回转半径就是刀补值）让出刀补走周型程序，在周型上打个特殊点，保证余量均匀

17、并能够铣出全型。 引线机匣加工过程简介：引线机匣加工过程简介：零件尺寸（1870*200）夹具尺寸是2100*40密科码镗铣加工中心工作台2700*1200，转台800.由于零件大，重1吨。 案例四、案例四、引线机匣的加工引线机匣的加工 工件变形大工件变形大 零件变形严重，导致无法找正。零件本身材料为零件变形严重，导致无法找正。零件本身材料为ZL105，铸造铝合金。找正时，圆周跳动，铸造铝合金。找正时，圆周跳动1.7mm为了解为了解决零件变形问题，采用内表面限制涨紧的方法，使用决零件变形问题，采用内表面限制涨紧的方法，使用千斤顶和木方的土办法承圆内表面，使零件的圆周跳千斤顶和木方的土办法承圆内

18、表面，使零件的圆周跳动达到动达到0.1mm0.1mm的技术要求。的技术要求。 装夹方案1：直接放在旋转圆盘上，造成圆盘抖动，考虑可能负载太大造成的。 装夹方案2：为了减少负载，使用4块快换板代替夹具，以减轻重量。换上后圆盘转动应然抖动，将快换板放置圆盘中心旋转正常，表明工件重心在圆盘中心就可以，所以将夹具地面的元台车小至旋转盘以内。再经过试验还是抖动，这说明不是重量超载而是由于零件直径尺寸大，零件大部分伸出旋转台外面，旋转臂过长、扭矩力过大，旋转惯性大使转台不平衡，导致转台旋转光栅尺不能准确定位而产生颤动。装夹方案3： 前期方案行不通，经研究讨论，讲垫铁垫高，高过圆盘高度，将零件及夹具直接放置

19、在工作台上。镗铣机床是龙门的结构方式，龙门之间的距离为1400mm，在加工零件X轴负方向时，零件无法进到龙门之间，只能使用角度头通过B、C轴旋转就可以一次装夹完成此面的全部任务，翻面找正可以通过Y轴方向上两侧凸台来进行拉直。 找正找正 由于零件大，已经超出了机床的行程，找正探头由于零件大，已经超出了机床的行程，找正探头使用不上，只得靠使用不上，只得靠 回转主轴打表来找正。回转主轴打表来找正。 方法方法1：零件尺寸大，找正工具悬伸太长。在：零件尺寸大，找正工具悬伸太长。在密科吗镗铣加工中心进行镗铣钻孔工序，由于放置在密科吗镗铣加工中心进行镗铣钻孔工序，由于放置在工作台上，使用主轴头进行找正，杆杠

20、表架是采用铁工作台上，使用主轴头进行找正，杆杠表架是采用铁制的磁力表架，重量较沉，连接杆被压弯变形此方法制的磁力表架，重量较沉，连接杆被压弯变形此方法不能使用。不能使用。 方法方法2：我们自组装磁力表架，采用轻质木杆作：我们自组装磁力表架，采用轻质木杆作为表架的骨架，减轻重量，在所有连接处用铁丝勒紧，为表架的骨架，减轻重量，在所有连接处用铁丝勒紧，作主轴旋转时，还是有些颤动。作主轴旋转时，还是有些颤动。 方法方法3：采用：采用C轴轴旋转按上角度头再使用磁力旋转按上角度头再使用磁力表架，这样可以很好的提高旋臂的刚性，但由于表架，这样可以很好的提高旋臂的刚性，但由于C轴轴和和CS轴偏心，我们根据一

21、个孔来算出它们的偏心值，轴偏心，我们根据一个孔来算出它们的偏心值，通过旋转通过旋转C轴在根据偏差值来间接找出主轴轴在根据偏差值来间接找出主轴CS轴的中轴的中心。心。 加工加工 由于加工行程的限制，无法一次装夹完成镗铣斜由于加工行程的限制，无法一次装夹完成镗铣斜孔和端面孔加工。密科码机床是立式加工设备，工作孔和端面孔加工。密科码机床是立式加工设备，工作台台X、Y轴联动，实现端面孔定位。在加工轴联动，实现端面孔定位。在加工X轴负向时，轴负向时，工作台需要全部移动到龙门里面，但零件直径大于龙工作台需要全部移动到龙门里面，但零件直径大于龙门之间的距离，导致门之间的距离，导致X轴负向的孔无法一次加工。经

22、团轴负向的孔无法一次加工。经团队讨论和分析，决定采用随机床附带的角度弯头加工队讨论和分析，决定采用随机床附带的角度弯头加工方案，经现场实践，达到一次装夹加工全部面孔的效方案，经现场实践，达到一次装夹加工全部面孔的效果。果。 机床刀具回转中心与摆头机床刀具回转中心与摆头C轴不同心，导致使用摆轴不同心，导致使用摆头加工存在加工误差。在密科码镗铣加工中心进行钻头加工存在加工误差。在密科码镗铣加工中心进行钻端面孔时，使用角度在端面上打点，发现打点位置偏端面孔时，使用角度在端面上打点，发现打点位置偏离理论位置很多，后经过校验，发现机床刀具回转中离理论位置很多，后经过校验，发现机床刀具回转中心与摆头心与摆

23、头C轴不同心，轴不同心，X轴偏离轴偏离-0.14，Y轴偏离轴偏离-0.17，导致打点位置偏离。我们发现这个误差后，采用在程导致打点位置偏离。我们发现这个误差后，采用在程序上应用变量公式计算各角度的误差进行刀尖坐标框序上应用变量公式计算各角度的误差进行刀尖坐标框架平移补偿，然后再采用架平移补偿，然后再采用Vericut仿真软件模拟机床实仿真软件模拟机床实际偏差进行程序仿真分析。际偏差进行程序仿真分析。 难点：角度头不能使用刀尖跟踪指令难点：角度头不能使用刀尖跟踪指令 摆头使用角度头刀尖跟踪指令无法使用。刀尖摆头使用角度头刀尖跟踪指令无法使用。刀尖跟踪是五轴加工中最常用的指令，它能够简化编程，跟踪

24、是五轴加工中最常用的指令，它能够简化编程，刀具的实际加工位置在机床控制系统进行计算。经测刀具的实际加工位置在机床控制系统进行计算。经测试，在摆头试，在摆头C=90和和C=-90、Y轴方向状态下的刀尖跟踪，轴方向状态下的刀尖跟踪，结果实际位置与理论预期的效果不一致。最简单的编结果实际位置与理论预期的效果不一致。最简单的编程方法不行，我们就得将手工计算刀具的实际加工位程方法不行，我们就得将手工计算刀具的实际加工位置。在编程上，我们采用变量控制平移坐标框架的计置。在编程上，我们采用变量控制平移坐标框架的计算方法，然后再结合算方法，然后再结合Vericut仿真软件模拟。经过现场仿真软件模拟。经过现场的

25、试验加工，该编程的方法可行。的试验加工，该编程的方法可行。 按整体叶盘在发动机上的工作位置：风扇整体叶盘和压气机整体叶盘 按整体叶盘的加工方式：整体式和焊接式 整体叶盘从结构设计上分为整体式和焊接式两类。整体式整体叶盘制造依赖于精密制坯技术、特种加工技术和数控机床的发展;焊接是把复杂、困难的叶型加工改变成单个叶片的叶型加工,但增加焊接工序,焊接的精度和焊缝质量与整体叶盘的性能和工作可靠性密切相关。因此,焊接工序只能采用先进、精密的焊接工艺,如电子束焊、线性摩擦焊、真空固态扩散连接等。 案例五、整体叶盘案例五、整体叶盘的加工的加工 粗加工程序方法: 粗加工一般选择钻铣、插铣、层铣、螺旋铣光整叶身

26、的编程方法。 精加工编程方法 一般采用分层铣削的方法进行加工，对于叶身的加工可以采用螺旋铣、分叶盆与叶背和转接R分别铣削的方法进行加工，对于流道进行单独精铣加工，采用锥度刀具进行叶片转接R的清根处理，可以采用四轴或五轴的编程轨迹。 精铣加工步骤： 叶尖划线精铣叶尖精铣叶身精铣流道叶片转接圆角清根 整体叶盘的加工刀具选择原则 粗加工刀具：一般采用插铣刀、U钻、飞碟铣刀、用于层铣的机夹类铣刀、整体硬质合金类圆鼻铣刀和球头铣刀。 精加工刀具：一般采用整体硬质合金球头铣刀、圆鼻铣刀、带锥度的整体硬质合金球头铣刀。高压整体叶盘铣加工技术研究高压整体叶盘铣加工技术研究1 零件结构特点 该整体叶盘零件结构复

27、杂，前后各拥有安装边和封严篦齿，零件UG三维模型如图所示，从零件结构上来说属于开式整体叶盘结构。 该整体叶盘结构复杂，直径最大处xxmm，精度要求高，叶片部分长xxmm，叶片弦向宽xxmm，叶身型面曲率变化大、由5个截面曲线构成，叶片轮廓度约为0.12mm，叶片表面粗糙度值Ra为0.4m，叶片积叠轴位置度为0.3mm左右，叶盘轮毂流道轮廓度要求为0.3mm左右，叶尖轮廓度要求为0.15mm，与原有的大型整体叶盘相比叶片更薄，扭转角更大，整体结构呈现弱刚性，变形控制困难。2 程序创新及推广 编制海德汉系统程序固定起始、结束语句，以适用于叶盘类零件的加工。 BEGIN PGM XXXXX MM Q

28、3 = 2 ；（Q1=Q3=1） （程序加工的片数） Q4 = 6 ；（Q1=Q4=1） （程序起始加工的片号） Q1 = 38 （零件一周的片数） Q2 = 360/Q1 （每相邻两片之间的角度） Q5 = (Q4-1)*Q2 （起始片号在坐标系中的角度） Q6 = Q3-1 （循环次数变量） BLK FORM 0.1 Z X-140 Y-45 Z-40 BLK FORM 0.2 X140 Y45 Z+0 TOOL CALL 35 Z S600 CYCL DEF 247 DATUM SETTING Q339=1 ;DATUM NUMBER CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT C

29、YCL DEF 7.1 C+Q5 CYCL DEF 10.0 ROTATION CYCL DEF 10.1 ROT+Q5 LBL1 L Z+500 M91 FMAX L X+600 Y+800 CYCL DEF 7.0 DATUM SHIFT CYCL DEF 7.1 IC+Q2 CYCL DEF 10.0 ROTATION CYCL DEF 10.1 R1OT+Q2 FN 9:IF Q6 EQU +0 GOTO LBL10 CALL LBL1 REP Q6 LBL 10 M30 加工程序固定起始语句固定结束语句（坐标系平移旋转）（坐标系平移旋转）该固定语句经固化后，以编辑为后置处理。挂入黎明

30、内网PDM系统。 编制海德汉系统刀具防错子程序,存放在TNC主目录下： BEGIN PGM DJXD MM TCH PROBE 483 MEASURE TOOL Q340 = 1 Q260 = +100 Q341 = 1 Q25 = Q108 Q23 = 0.05 Q24 = 8(8为刀具理论直径) Q26 = Q25 - Q2 IF Q26 GT -Q23 GOTO LBL 1 ； FN14:ERROR = 1002 ；刀具半径太小报警并停止加工 LBL 1 IF Q26 LT Q23 GOTO LBL 2 ； FN14:ERROR = 1003 ； 刀具半径太大报警并停止加工 LBL 2

31、END PGM DBXD MM刀具差值判断加工程序调用 更改主程序，即在每个主程序调刀后加入调用刀具防错子程序， 如刀具为直径8端铣刀，加工公差0.05，则主程序做如下更改 TOOL CALL 35 Z S600 L Z+600 FMAX L X+600 Y+800 CALL PGM TNC:DJXD 3 数控加工方法 该整体叶盘加工时，采用了粗精铣一次加工，有别于其他件号先进行粗开槽，再进行热处理，最后进行精铣叶型加工。这样最大优势在于可以提高叶型精加工时的刚性，不需要进行填充材料。同时减少零件周转周期，以及减少精加工时零件的装夹误差。 在进行铣加工时，加工部位顺序如下： 粗铣进、排气边缘粗

32、开第一层半精铣第一层精铣第一层叶身粗开第二层半精铣第二层精铣第二层叶身粗开第三层半精铣第三层精铣第三层叶身半精铣流道精铣流道。叶片进排气边缘的加工方法叶片进排气边缘的加工方法 粗铣进排气边缘主要由于在这两个部位余量较大，在进行粗开时，刀轨在该位置存在急速的拐角，对刀具损害较大，往往采用降速的方式进行。 通过对叶型进排气边缘单独进行粗加工，可以有效地提升后续工步的加工效率，延长刀具寿命。 此处，有两种加工方案：1、采用插铣刀插铣的方式进行。刀轨如图所示。2、采用端铣刀加工，切削力小、排屑好。叶片粗铣开槽的加工方法叶片粗铣开槽的加工方法 前期粗加工常采用的加工方法：1、采用U钻+光整的方法，需要光

33、整的步骤。2、分层铣加工的方法，对刀具刀尖的磨损非常严重，且每层第一刀加工量大，对刀具的冲击力大。 在此叶盘的加工中首次采用底刃过中心的端铣刀侧刃圆弧递进小加工量五轴联动加工，切削力小、排屑好、刀具磨损小效率高。叶片半精铣与精铣的加工方法叶片半精铣与精铣的加工方法 叶身型面半精铣与精铣加工采用交替加工的方式，该种方式可以对称的对叶型进行余量去除，保证零件的刚性，获得良好的加工表面质量，并且可以避免频繁的进退刀，提高刀具寿命。叶片半精铣与精铣的加工方法叶片半精铣与精铣的加工方法 为保证刀具的可达性，采用合适热胀刀柄。我们选用非标的热胀刀柄代替普通刀柄，发挥其加持精度高，跳动小，刀具旋转摆动小稳固

34、性好，可达性好的优点。 叶盘加工刀具的刚性至关重要，我们通过仿真软件，在不发生干涉的前提下，尽可能选择大直径、刀具悬长短，刀具刚性显著提高，有效控制加工振动，切削效率大幅提升；且使刀具由原非标改为标准刀具，降低刀具成本。 叶片半精铣与精铣的加工方法叶片半精铣与精铣的加工方法 为了保证刀柄在整个加工过程中，不发生碰撞，需要对热胀刀柄的尺寸参数进行模拟计算，进行仿真，以确保加工过程的安全性。最终确定叶片半精铣与精铣的走刀路线。叶片流道的加工方法叶片流道的加工方法 叶片流道由于叶型的局限性，通常采用球头铣刀底部位置进行切削，切深小导致有效切削半径小，因此，刀具轨迹密，采用往复铣削方式，可以有效地减少

35、抬刀及空走刀，缩短加工周期。流道的加工也采用热胀刀柄和小直径刀具在叶片空挡内进行运动。以往的加工中此时的刀具悬伸最长，整体的刚性也是最差的，采用该方式后不但增强了刚性，而且在整个精铣加工过程中，刀具的刚性基本一致，有助于保证接刀质量和提高零件表面质量。其加工刀轨如图。 精铣叶身时的接刀质量控制精铣叶身时的接刀质量控制 叶片部分长95mm，分3层进行铣削加工。精铣叶片时，接刀不允许超过0.06mm。 由于程序均为刀心编程，所以刀具、刀柄的制造误差、对刀时产生的误差以及加工时让刀现象，都会对叶片部分的加工产生影响。 故在精加工时对所用的刀具、刀柄进行标号。保证加工同一片叶片各层时所用的刀具、刀柄均

36、为同一个，尽量使刀具的切削点保持不变，来保证恒切削速度从而保证每层的接刀痕迹不超过0.06mm。加工参数加工参数工步内容工步内容刀具规格刀具规格牌号牌号主轴转速主轴转速进给速度进给速度扎进气边叶尖20X3D U钻S200F20扎排气边叶尖20X3D U钻S200F20粗铣铣流道116端铣刀1P341-1600-XA 1630S675F200半精铣叶身116球铣刀1B240-1600-XA 1630S1200F 500精铣叶身18R4球铣刀47N008003LTS4000F 1200粗铣铣流道216端铣刀1P341-1600-XA 1630S 680F 200半精铣叶身216球铣刀1B240-1

37、600-XA 1630S 1200F 500精铣叶身28R4球铣刀47N008003LTS 3400F 1200粗铣铣流道316飞碟铣刀MM EFF160T5R3.25-4T10 IC903S 950F 1300粗铣叶身38R1端刀EC080B20-4C08R1.0 T100IC900S 1300F 300半精铣流道8R4球刀1B240-0800-XA1630S 4000F 1360精铣叶身38R4球刀1B240-0800-XA1630S 4000F 1360精铣流道8R4球刀1B240-0800-XA1630S 3600F 12904 实用性、传承性及先进性实用性、传承性及先进性实用性、传承

38、性及先进性 非标热缩刀柄已在其他件号中成功使用及推广。 固化后的程序头以编写为后置处理，可供海德汉系统机床使用也可借鉴其他数控系统的机床。 刀具防错的功能在已经熟练使用，写入后置处理里推广使用。 粗精一体加工的方式进行试验。5 经济效益经济效益经济效益1)采用非标热缩刀柄，变非标刀具为标准刀具,每把刀具节省1794元（2630-836=1794），单盘该项刀具节省1794*11=19734元2)较同类叶盘加工周期缩短约120小时，单台节约设备折旧费=120小时小时折旧235元=90240元元3)节约专用测具大约=15000元元共节约价值：19734+90240+15000=1249741249

39、74元元 零件材料加工性能分析 该整体叶盘为整个发动机转子部分的第二个部件，零件材料全部采用Tc17钛合金。钛合金是一种难加工的极具代表性的材料，导热性能差, 导热系数仅相当于45号钢的1/5 - 1/7，切削热不容易传出，集中在切削区和切削刃附近较小范围内。弹性模量很小,刚性差,变形大,在金属表面能生成致密坚固的氧化膜。 钛合金的化学亲和性大,加之切削过程中的高温高压作用,易发生粘刀现象,造成刀具的粘结磨损。而且在切削温度高和切削力大的条件下，很容易与刀具中的某些元素如C、Ti、Co 等粘附在一起，随切屑的流出带走刀具材料中的质点。因此钛合金加工过程中加工线速度及进给量较低，对冷却效果要求极

40、高，是一种难切削材料，突出特点是刀具极易磨损，刀具寿命短。风扇二级叶盘粗铣加工风扇二级叶盘粗铣加工 该整体叶盘的特点是加工中材料去除率高达90%以上，而且集中在粗铣削工序中，因此流道加工是重中之重，粗加工中采取何种加工方法去除流道的余量，是决定整个加工周期长短的关键。2、存在的问题及解决措施 30直径U钻刀具只有中心和外圆两个刀片，在转动过程中，实际只有一个刀刃参与切削，由于加工的余量大，当U钻的长径比达到4倍和5倍时，刀具的震动相当大，导致的后果是刀片寿命减小，有时会出现刀片碎裂的情况，为了解决这一问题，用插铣的加工法代替U钻，采用小余量，高进给的加工方法。 在螺旋铣加工时，采用的是20球头

41、铣刀进行螺旋铣光整，刀具的悬长最大时可达到192mm，刀体受力后产生了弯曲变形，在加工中不得不把切削参数降的很低，为了解决该问题，做了大量的实验。最终采用五轴联动的插铣方法。经过近一周提效的实验加工，掌握了粗铣叶型工序的加工要点，完善了程序，暴露出来的问题得到了解决，满足了图纸给定工序的各项要求，为正式零件的顺利加工奠定了基础， 第一步从叶尖开始进行直径32插铣刀插铣，分十四层：从叶尖开始11 mm 22 mm33 mm 至最后一层9mm总深150 mm深度。加工完不用20球头铣刀进行螺旋铣光整。 第二步从150mm开始采用对接铣加工方式进行，加工深度为沿叶片方向为150mm至叶根，垂直于叶片

42、方向采用32直径插铣刀插铣，分十四层：从叶尖开始11 mm 22 mm33 mm 至最后一层9mm总深150 mm深度。也省去用20球头铣刀进行螺旋铣光整。第三步，零件翻转装夹，再按第二步加工方式加工剩余部位。案例六：机匣类零件的加工案例六：机匣类零件的加工 机匣的分类 进气机匣、风扇机匣、中介机匣、压气机机匣、轴承机匣、燃烧室机匣、涡轮机匣、涡轮后机匣、加力燃烧室机匣、外涵机匣、附件机匣等等。 机匣按设计结构环形机匣、箱体机匣环形机匣：整体环形机匣、对开环形机匣和带整流支板的环形机匣。机匣件加工变形控制： 机匣壳体为弱刚性零件，加工后变形大。影响机匣件变形的因素很多如： 毛坯质量、工艺路线、

43、加工余量分配、各工序加 工后质量、零件装夹定位方式、压紧力、切削走刀路径、刀具、切削参数、机床刚性和精度等等，解决机匣件变形是一项复杂的系统工程。合理安排加工工艺路线：一、加工工序不应太集中1、非模锻件的机匣件毛坯加工余量大，内外表面的加工余量需要在多个工序中交替去除。2、超声波探伤、腐蚀检查、热处理等工序对机匣的余量有不同的要求，需要安排在不同加工阶段进行。3、机匣件刚性弱，切削过程需要有径向辅助支撑，内外表面的加工只能在不同工序中进行。二、精加工车、铣削顺序的安排：先铣外表面，后车内表面原因：1、机匣件的设计基准多数是前后安装边，安装边及内表面 的公差比外表面严格。2、铣加工切削力大3、铣

44、加工外表面时内表面有余量，相对提高铣加工的刚性。合理规划切削走刀路径：1、分层去除加工余量2、交替去除相邻内外表面余量3、对称去除加工余量4、相对或相背的走刀路径控制薄壁零件加工变形实例控制薄壁零件加工变形实例技术要求：安装边端面平面度为0.05mm，平行度0.1mm ；径向跳动0.3mm；前后安装边上孔位置度要求为0.1mm；径向安装座孔位置度为0.2mm ；安装座最严处要求平面平行度0.01mm、平面度0.01mm 。具体见表1。 加工工艺安排 依据零件的机械加工内容及技术要求确定该零件的主要工艺路线为： 车前安装边铣端面及钻镗孔镗前安装边上孔车后安装边铣端面及钻镗孔镗后安装边上的孔。 存

45、在问题及原因分析存在问题（1）壳体毛料为焊接结构，焊后及机加后零件产生较大的内应力，放置后因应力释放导致的变形也较大，造成零件精度较差，影响组件装配精度； （2）安装座端面平面度及平行度0.01mm在后续其余的安装座端面及孔铣、钻、镗工序中切削力较大，造成零件变形，使零件径向跳动量发生变化，导致零件该部位尺寸及技术条件不合格，影响生产进度和装配质量。 原因分析 零件变形主要为应力释放变形和受力变形，因此在机械加工的过程中会产生不同的残余应力。在该零件切削加工中产生变形的原因主要有以下几个方面： （l）机床本身的刚性和精度限制； （2）数控编程中走刀轨迹的合理性； （3）刀具的磨损和振动； （4

46、）切削力作用； （5）零件受夹具施加的夹紧力作用变形； （6）其他一些随机因素。 在以上影响因素中，由于工件的刚度不足和铣削力所引起的工件变形、残余应力引起的加工变形是影响加工质量的主要因素。 工艺改进措施针对该零件变形问题，采取了工艺路线优化、辅助支撑、走刀路径优化、检测方法优化等措施，改善了零件在加工过程中受力不均衡的状态，加工变形得到有效控制。 壳体精车、铣削安装座面及钻孔中采用辅助支撑 装夹是引起薄壁零件变形的一个重要因素，装夹力、装夹顺序、装夹方式等对零件的变形都有很大影响，基准面的不平度也会直接造成零件装夹变形，往往零件加工完毕在机床上检测产品精度合格，但取下来后就超差，主要原因就

47、是装夹的影响。 该零件加工时壁薄、刚性差，加工时易产生振颤、让刀及加工变形；为了减小壳体变形量，在夹具设计中采用径向可调辅助支撑提高零件径向刚性，从而增强工艺系统的稳定性。根据零件的结构在夹具设计上辅助支撑采用6个扇形块，辅助支撑底部与底座连接处采用T型槽形式可实现快速换装，以减小机匣切削加工过程中的振颤，从而控制零件的加工变形。 优化端面钻孔与精密安装座数控加工走刀路径精密安装座深度尺寸公差为4+0.05 0mm，粗糙度0.8m，平行度及平面度为0.01mm。改进前，数控程序采用顺序加工，即将此精密安装座按排在铣加工其它安装座之间进行加工，未考虑后续加工其它安装座时对该处尺寸及形位公差的影响

48、。改进后，将此安装座按排在最后加工，并分为9个工步：1粗铣端面2粗铣上孔3粗铣下孔4开槽5粗铣轮廓6精铣上孔7精铣下孔8精铣轮廓9精铣端面。 针对薄壁零件加工变形问题，采取了工艺路线优化、走刀路径优化、辅助支撑等措施，改善了零件加工过程中受力不均衡的状态，加工变形得到有效控制。 研制中采用了铣车复合加工技术，将车、铣、镗孔等工序合并进行，较传统加工方式，精加工工序数量由6道减少到2道，合计减少4道工序，提高加工效率40%，相对位置精度及表面质量显著提高。同时，采用在线测量技术，提高了检测效率，提高了产品质量。 完成了零件的机械加工实际验证，加工后零件状态较好，与改进前相比，多项指标有所提高，经

49、实际验证此次攻关改进措施切实有效、可行，对其他同类薄壁机匣件变形控制攻关具有一定的参考价值。环形类机匣径向槽的加工实例环形类机匣径向槽的加工实例 技术背景 对于环形类机匣的径向槽，例如增压级机匣、进气处理机匣等，由于此类零件结构一般为锥形回转体，壁厚较薄，槽宽较小，实际槽深度较长，槽的宽深比大概3倍以上；外部空间狭窄，开敞性不好，刀具悬伸较长；槽的数量较多，大概100-300之间。传统的加工方法，首先预钻底孔，然后粗开槽，最后精铣槽型。该方法加工过程繁琐，使用的刀具种类较多，由于考虑切削力和加工变形因素，此方法所用的切削参数不高，导致加工效率低，槽宽的质量也不易保证，需要人工测量保证。 环形类机匣径向槽的加工改进方案 现有技术需要预钻孔、粗开槽、精铣槽等加工过程，在此过程中空走刀的行程较多，加工效率低下。本加工方案充分利用刀具端刃和侧刃的切削性能，使刀具在加工过程中始终保持小切深、大进给的高效加工状态，从而提高零件的加工效率，同时还减少人为干预的时间，加工尺寸精度也能保证。 该增压级机匣直径尺寸约600mm，径向槽的数量为114片，圆周均布；槽长度约36mm，其公差为+0.039，槽的宽度约10mm，其公差为+0.036，深度为20mm。根据槽的形状和尺寸，绘制槽的轮廓图，选择刀具和确定刀具的起始点。槽宽W槽的原点槽长HXY回轴线R 通过槽的轮廓尺寸，计算刀具轨迹，