叶轮作为航空航天、能源电力等领域核心部件,精度与质量要求严苛,加工难度大,以下是常见加工工艺介绍。
前期准备
依据叶轮设计图纸,精确分析其结构、尺寸、叶片形状(如直叶片、扭曲叶片)及精度要求等,选适配的毛坯材料,多为铝合金、不锈钢、钛合金等,依特性满足强度、耐腐等工况需求,再用探伤等检测确保毛坯无内部缺陷。
粗加工
1. 装夹定位:选合适夹具,像使用专用的轴类夹具,从叶轮中心孔定位装夹,确保稳固且定位精准,减少加工变形与位移。
2. 开粗策略:在五轴加工中心上,用大直径刀具(如牛鼻刀)依余量按层等高切削,快速去除大部分余量,设置合理切削参数,主轴转速几千转/分钟、进给速度几百毫米/分钟,切削深度依材料与刀具定,优先加工流道、轮毂等区域,为后续叶片精细加工留 0.5 - 1 毫米余量。
叶片精加工
1. 刀具适配:依叶片曲率、精度,选球头铣刀或锥度球头铣刀,小径刀具可达叶片根部、顶部复杂轮廓处。
2. 五轴联动加工:借助五轴加工中心,实现刀具沿叶片空间复杂曲线精确走刀,控制刀轴矢量贴合叶片曲面变化,持续优化刀轨,保障叶片表面粗糙度达 Ra0.8 - 1.6 微米,如航空叶轮叶片,需严控型面精度在±0.05 毫米内。
流道精加工
用球头铣刀,五轴联动配合高速切削,设定高转速(上万转/分钟)、低进给,沿流道曲面“爬刀”加工,使流道壁面光滑过渡、尺寸精准,保证与叶片衔接顺滑,避免气流紊流影响叶轮性能。
后处理与检测
加工完去除毛刺、油污等,做动平衡测试、尺寸精度测量(卡尺、三坐标测量仪测关键尺寸、形位公差)、表面质量探伤(超声、磁粉探伤查微观裂纹),依检测结果修正偏差,保障叶轮高品质交付。