整体叶轮加工实验说明书

整体叶轮加工实验说明书

一、实验目的及要求

通过对整体叶轮零件图样分析，掌握叶轮加工用工装的设计特点及定位和夹紧方法；掌握叶轮加工工序的安排以及每道工步所需刀具的种类、规格等；现场利用典型车床和五轴联动加工中心（转台+摆头）进行整体叶轮的加工实验，有助于加深了解并掌握整体叶轮的加工工艺特点。

二、实验注意事项

1.实验前要认真复习教材中有关章节所讲内容，认真阅读实验指导书，确

保叶轮加工工序安排的正确性，以避免不必要的损失等；

2.实验时严格执行实验室的规章制度，严格按操作规程操作，注意现场操

作安全；

3.爱护实验仪器与设备，压紧用螺栓应避免用力过度加力；

4.实验过程中严禁戏耍打闹，确保实验安全顺利完成。

三、整体叶轮加工工艺

整体叶轮结构尺寸示意图如下图所示。

图1 整体叶轮

整体叶轮的加工工序安排如下：

1.下料

根据零件尺寸，确定毛坯尺寸、类型、余量等。如本实验叶轮加工用的圆柱型材等；

2.车削加工中心：车定位基准面、钻削中心孔、零件外轮廓

图2是叶轮在完成车削加工这道工序之后的剖视图。一般情况下在车削加工中心上就可完成该道工序，为展示工序列划分，特将此道工序一分为二，分别如下：

车削定位基准（普车）：先在车床上车削毛坯的B端面以及B端的外径，车削外径又分为粗车和精车两个工步（可加工倒角），再以此为定位基准，进一步加工叶轮中心孔（可用直径大的钻头手工去毛刺）。

叶轮中心孔一般先采用小直径钻头钻削加工，再采用大直径钻头钻削加工，最终完成中心孔的加工。

车削叶轮外轮廓（数车）：在车削过程中由右向左逐层车削，完成粗加工，再通过联动完成车削精加工；

图2钻中心孔/车叶轮外轮廓

3.加工中心：打B端面两处定位销孔

图3是在加工中心上完成B端面两处定位销孔加工工序后的叶轮剖

视图。定位销孔的位置度需满足与工装的配合要求。

图3 打定位销孔

4.检验：看毛坯尺寸及定位销孔是否符合要求

5.五轴加工中心：铣整体叶轮，叶轮成型

在五轴加工中心上完成整体叶轮流道粗加工、叶片精加工以及流道精加工三个工步。

需要做个叶轮的工装以避让主轴，工装要保证叶轮在加工过程中的定位要求（移动，旋转），设计的工装如图4所示。

图4 叶轮工装

6.检验：检验叶轮精度是否满足要求

7.车削加工：平叶轮B端面

车削整体叶轮B端面，目的是平掉B端面两处定位销孔，最终形成

整体叶轮，如图5所示。

图5整体叶轮示意图

8.最终检验：出具详细的检验报告

9.包装、入库

四、实验用仪器设备

1.数控车床一台；

2.五轴联动加工中心一台；

3.试件一批（φ240mm×110mm，约12件，普通铝件）；

4.整体叶轮安装等所用工具；

5.计算机。

五、实验内容

在学生了解并掌握整体叶轮加工工序安排的基础上，本实验以整体叶轮加工过程为主要内容，让学生直观的了解整体叶轮在数控车床、五轴机床上的装夹、找坐标系、对刀及加工过程等。

车床：

1.叶轮毛坯的装夹、车叶轮定位基准；

2.采用新车的定位基准重新装夹叶轮，车叶轮外轮廓，一般情况下留余量

0.5mm；

3.叶轮打中心孔

五轴加工中心：

1.叶轮装夹

在叶轮中心孔穿一个螺栓，用螺帽将叶轮压在工装上（注意叶轮与工装接触面上有定位双销孔），然后将工装再装夹在工作台上。

2.找坐标系

通过五轴机床自带的三坐标测头（雷尼绍3D quick set）直接测量工件坐标系，测量完成后系统自行设定坐标系。

3.对刀

通过五轴机床自带的雷尼绍机内对刀仪，自动对刀，自动补偿刀具长度/刀具半径。

4.叶轮加工

➢粗加工流道：采用φ16的球头铣刀，粗加工流道，叶片和流道分别预留0.5mm的余量；

➢精加工叶片：采用φ8的球头铣刀，以侧刃加工模式，精铣叶片成型；

➢精加工流道：采用φ8的球头铣刀，以双向流线加工模式，精铣流道面成型。

六、实验基础知识扩充

1.下料

下料一般是指确定制作某个设备或产品所需的材料形状、数量或质量后，从整个或整批材料中取下一定形状、数量或质量的材料的操作过

程。

2.车削加工

车削加工是指在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。它适于加工回转表面，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等。

车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。

数控车床一般是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应合理选择切削用量、合理选择刀具、合理选择夹具、确定加工路线、加工路线与加工余量的联系和夹具安装要点等几个方面。

车削加工也具有通用工艺守则，如车刀的装夹守则、工件的装夹守则和车削加工守则。车刀的装夹应遵循以下守则：

1）车刀刀杆伸出刀架不宜太长，一般长度不应超出刀杆高度的1.5倍（车孔、槽等除外）；

2）车刀刀杆中心线应与走刀方向垂直或平行；

3）刀尖高度的调整：车端面、车圆锥面、车螺纹、车成形面及切断实心工件时，刀尖一般应与工件轴线等高；粗车外圆、精车孔、刀尖一般应比工件轴线稍高；车细长轴、粗车孔、切断空心工件时，刀尖一般应比工件轴线稍低；

4）螺纹车刀刀尖角的平分线应与工件轴线垂直；

5）装夹车刀时，刀杆下面的垫片要少而平，压紧车刀的螺钉要旋