某型葉片式擴壓器的加工工藝概述

孫少玉

摘 要：數控加工技術正逐漸得到廣泛的應用， 工藝方案設計對于零件的制造質量起著重要作用。本文通過對此類零件加工工藝進行分析， 給出了對于一般零件數控加工工藝分析的方法，對于指導實際生產具有一定的意義。

關鍵詞：葉片擴壓器;工藝方案;數控編程

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

1 前言

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

2 葉片式擴壓器工藝方案設計

2.1 工藝過程設計的原則及依據

設計的工藝路線和工藝方法，應該根據零件的結構特點、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、設計基準、規定的特種加工工藝、關鍵特性等來設計，首先應保證零件的加工質量，滿足設計圖樣的各項技術條件;應保證有較高的生產效率;應保證較低的生產成本;應優先選用現有的工藝裝備，選用先進的加工工藝。

2.2 工藝性分析

（1）葉片擴壓器結構，典型特征是直徑大，幾何精度高，壁厚薄，材料難加工，葉片擴壓器葉型的銑削應選用剛性好、精度高、穩定性好的五軸加工中心，以保證產品加工質量的穩定性。（2）葉片式擴壓器屬于弱剛性零件，加工時易產生切削振動，嚴重影響切削效率和表面加工質量。加工時，應確定合理的定位、夾緊方式，增強零件切削剛性。（3）葉片式擴壓器為薄壁結構，在加工過程中，受夾緊力、切削力、切削熱等因素的影響，易產生加工變形及讓刀現象，影響零件加工精度。應選擇合理的刀具材料、幾何角度和切削參數，科學安排走刀方式及走刀路徑。（4）在葉型精加工階段，應盡量保持余量均勻，以利于材料均勻去除，減小零件加工變形。（5）葉片擴壓器葉片壁薄，剛性差，零件周轉必須有防護措施。

2.3 葉片擴壓器工藝路線設計

2.3.1 加工路線的劃分

由于零件的型面較為復雜，使得各表面加工余量差異較大，因此，葉片擴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到設計圖紙硬度要求。半精加工繼續去除余量，同時粗銑葉型，同時安排消除應力的熱處理工序。熱處理后，由于應力的釋放，零件會產生變形，為此，應安排修復基準工序，以保證零件精加工定位基準的精度，避免由于“誤差復映”影響零件的加工精度。精加工完成全部機械加工內容，加工后的尺寸、形位公差滿足設計圖要求。

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，使零件達到設計的硬度要求;在粗銑葉型后安排去應力退火熱處理，目的是釋放零件開粗后產生的殘余應力。（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 工藝方案實施

3.1 夾具結構設計

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

夾具設計應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，并保持作用點的位置一致，避免零件在夾緊力的作用下產生變形。（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

某型葉片式擴壓器是不銹鋼材質，不銹鋼有以下切削特點：加工硬化傾向大、切削力大、切削溫度高、刀具易磨損、表面質量和精度不易保證。加工不銹鋼零件應以硬質合金和涂層硬質合金刀具為主。原則上選用YG類硬質合金牌號。主要原因是YG類硬質合金具有較高的抗彎強度，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合金立銑刀;流道的半精及精加工一般選擇硬質合金球頭銑刀。

3.2.2 切削參數選擇

在金屬切削中，切削參數控制著兩個變量，即金屬去除率和刀具壽命。在葉片式擴壓器粗加工時，在保證加工質量的前提下，要考慮提高生產效率，切削用量可大一些，在滿足刀具耐用度的條件下，應加大切削深度，但切削深度不宜過大，避免造成刀具黏刀、燒刀、斷裂現象。精加工時，要保證擴壓器尺寸精度和表面粗糙度符合設計圖要求，兼顧切削效率和加工成本，切削速度應高一些，進給量及切削深度應較小，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，切削過程中易產生振動，因此，在選擇切削參數時，應考慮機床、刀具、零件的動態特征，進行基于切削穩定性的工藝參數優化，保證系統在穩定狀態下工作。

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 結論

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

參考文獻：

[1]張云玲，顧琪.J66葉片擴壓器加工工藝分析[J].企業技術開發，2013（02）.