整體葉輪加工實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書

1、整體葉輪加工實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙笸ㄟ^(guò)對(duì)整體葉輪零件圖樣分析，掌握葉輪加工用工裝的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及定位和夾緊方法；掌握葉輪加工工序的安排以及每道工步所需刀具的種類、規(guī)格等；現(xiàn)場(chǎng)利用典型車床和五軸聯(lián)動(dòng)加工中心（轉(zhuǎn)臺(tái)+擺頭）進(jìn)行整體葉輪的加工實(shí)驗(yàn)，有助于加深了解并掌握整體葉輪的加工工藝特點(diǎn)。二、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)前要認(rèn)真復(fù)習(xí)教材中有關(guān)章節(jié)所講內(nèi)容，認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，確保葉輪加工工序安排的正確性，以避免不必要的損失等；2. 實(shí)驗(yàn)時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室的規(guī)章制度，嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，注意現(xiàn)場(chǎng)操作安全；3. 愛(ài)護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備，壓緊用螺栓應(yīng)避免用力過(guò)度加力；4. 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中嚴(yán)禁戲耍打鬧，確保實(shí)驗(yàn)安全

2、順利完成。三、 整體葉輪加工工藝整體葉輪結(jié)構(gòu)尺寸示意圖如下圖所示。圖1 整體葉輪整體葉輪的加工工序安排如下：1. 下料根據(jù)零件尺寸，確定毛坯尺寸、類型、余量等。如本實(shí)驗(yàn)葉輪加工用的圓柱型材等；2. 車削加工中心：車定位基準(zhǔn)面、鉆削中心孔、零件外輪廓圖2是葉輪在完成車削加工這道工序之后的剖視圖。一般情況下在車削加工中心上就可完成該道工序，為展示工序列劃分，特將此道工序一分為二，分別如下：車削定位基準(zhǔn)（普車）：先在車床上車削毛坯的B端面以及B端的外徑，車削外徑又分為粗車和精車兩個(gè)工步（可加工倒角），再以此為定位基準(zhǔn)，進(jìn)一步加工葉輪中心孔（可用直徑大的鉆頭手工去毛刺）。葉輪中心孔一般先采用小直徑鉆頭

3、鉆削加工，再采用大直徑鉆頭鉆削加工，最終完成中心孔的加工。車削葉輪外輪廓（數(shù)車）：在車削過(guò)程中由右向左逐層車削，完成粗加工，再通過(guò)聯(lián)動(dòng)完成車削精加工；圖2鉆中心孔/車葉輪外輪廓3. 加工中心：打B端面兩處定位銷孔圖3是在加工中心上完成B端面兩處定位銷孔加工工序后的葉輪剖視圖。定位銷孔的位置度需滿足與工裝的配合要求。圖3 打定位銷孔4. 檢驗(yàn)：看毛坯尺寸及定位銷孔是否符合要求5. 五軸加工中心：銑整體葉輪，葉輪成型在五軸加工中心上完成整體葉輪流道粗加工、葉片精加工以及流道精加工三個(gè)工步。需要做個(gè)葉輪的工裝以避讓主軸，工裝要保證葉輪在加工過(guò)程中的定位要求（移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)），設(shè)計(jì)的工裝如圖4所示。圖4

4、葉輪工裝6. 檢驗(yàn)：檢驗(yàn)葉輪精度是否滿足要求7. 車削加工：平葉輪B端面車削整體葉輪B端面，目的是平掉B端面兩處定位銷孔，最終形成整體葉輪，如圖5所示。圖5整體葉輪示意圖8. 最終檢驗(yàn)：出具詳細(xì)的檢驗(yàn)報(bào)告9. 包裝、入庫(kù)四、 實(shí)驗(yàn)用儀器設(shè)備1. 數(shù)控車床一臺(tái)；2. 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心一臺(tái)；3. 試件一批（240mm×110mm，約12件，普通鋁件）；4. 整體葉輪安裝等所用工具；5. 計(jì)算機(jī)。五、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在學(xué)生了解并掌握整體葉輪加工工序安排的基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)以整體葉輪加工過(guò)程為主要內(nèi)容，讓學(xué)生直觀的了解整體葉輪在數(shù)控車床、五軸機(jī)床上的裝夾、找坐標(biāo)系、對(duì)刀及加工過(guò)程等。車床：1. 葉輪毛

5、坯的裝夾、車葉輪定位基準(zhǔn)；2. 采用新車的定位基準(zhǔn)重新裝夾葉輪，車葉輪外輪廓，一般情況下留余量0.5mm；3. 葉輪打中心孔五軸加工中心：1. 葉輪裝夾在葉輪中心孔穿一個(gè)螺栓，用螺帽將葉輪壓在工裝上（注意葉輪與工裝接觸面上有定位雙銷孔），然后將工裝再裝夾在工作臺(tái)上。2. 找坐標(biāo)系通過(guò)五軸機(jī)床自帶的三坐標(biāo)測(cè)頭（雷尼紹3D quick set）直接測(cè)量工件坐標(biāo)系，測(cè)量完成后系統(tǒng)自行設(shè)定坐標(biāo)系。3. 對(duì)刀通過(guò)五軸機(jī)床自帶的雷尼紹機(jī)內(nèi)對(duì)刀儀，自動(dòng)對(duì)刀，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒唛L(zhǎng)度/刀具半徑。4. 葉輪加工Ø 粗加工流道：采用16的球頭銑刀，粗加工流道，葉片和流道分別預(yù)留0.5mm的余量；Ø 精

6、加工葉片：采用8的球頭銑刀，以側(cè)刃加工模式，精銑葉片成型；Ø 精加工流道：采用8的球頭銑刀，以雙向流線加工模式，精銑流道面成型。六、 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)擴(kuò)充1. 下料下料一般是指確定制作某個(gè)設(shè)備或產(chǎn)品所需的材料形狀、數(shù)量或質(zhì)量后，從整個(gè)或整批材料中取下一定形狀、數(shù)量或質(zhì)量的材料的操作過(guò)程。2. 車削加工車削加工是指在車床上利用工件相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)對(duì)工件進(jìn)行切削加工的方法。車削是最基本、最常見(jiàn)的切削加工方法，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。它適于加工回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、溝槽、螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等。車床既可用車刀對(duì)工件進(jìn)行車削加工，又可用鉆頭、鉸刀、絲錐和滾花刀進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻

7、螺紋和滾花等操作。按工藝特點(diǎn)、布局形式和結(jié)構(gòu)特性等的不同，車床可以分為臥式車床、落地車床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床以及仿形車床等，其中大部分為臥式車床。數(shù)控車床一般是一次裝夾，連續(xù)自動(dòng)加工完成所有車削工序，因而應(yīng)合理選擇切削用量、合理選擇刀具、合理選擇夾具、確定加工路線、加工路線與加工余量的聯(lián)系和夾具安裝要點(diǎn)等幾個(gè)方面。車削加工也具有通用工藝守則，如車刀的裝夾守則、工件的裝夾守則和車削加工守則。車刀的裝夾應(yīng)遵循以下守則：1）車刀刀桿伸出刀架不宜太長(zhǎng)，一般長(zhǎng)度不應(yīng)超出刀桿高度的1.5倍（車孔、槽等除外）；2）車刀刀桿中心線應(yīng)與走刀方向垂直或平行；3）刀尖高度的調(diào)整：車端面、車圓錐面、車螺紋、車成形面及

8、切斷實(shí)心工件時(shí)，刀尖一般應(yīng)與工件軸線等高；粗車外圓、精車孔、刀尖一般應(yīng)比工件軸線稍高；車細(xì)長(zhǎng)軸、粗車孔、切斷空心工件時(shí)，刀尖一般應(yīng)比工件軸線稍低；4）螺紋車刀刀尖角的平分線應(yīng)與工件軸線垂直；5）裝夾車刀時(shí)，刀桿下面的墊片要少而平，壓緊車刀的螺釘要旋緊；工件的裝夾應(yīng)遵循以下守則：1）用三爪自定心卡盤裝夾工件進(jìn)行粗車或精車時(shí)，若工件直徑小于30，其懸伸長(zhǎng)度應(yīng)不大于直徑的5倍，若工件直徑大于30，其懸伸長(zhǎng)度應(yīng)不大于直徑的3倍；2）用四爪單動(dòng)卡盤、花盤，角鐵（彎板）等裝夾不規(guī)則偏重工件時(shí)，必須加配重；3）在頂尖間加工軸類工件時(shí)，車削前要調(diào)整尾座頂尖軸線與車床主軸軸線重合；4）在兩頂尖間加工細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，應(yīng)

9、使用跟刀架或中心架。在加工過(guò)程中要注意調(diào)整頂尖的頂緊力，死頂尖和中心架應(yīng)注意潤(rùn)滑；5）使用尾座時(shí)，套筒盡量伸出短些，以減少振動(dòng)；6）在立車上裝夾支承面小、高度高的工件時(shí)，應(yīng)使用加高的卡爪，并在適當(dāng)?shù)牟课患永瓧U或壓板壓緊工件；7）車削輪類、套類鑄鍛件時(shí)，應(yīng)按不加工的表面找正，以保證加工后工件壁厚均勻。車削加工應(yīng)遵循以下守則：1）車削臺(tái)階軸時(shí)，為了保證車削時(shí)的剛性，一般應(yīng)先車直徑較大的部分，后車直徑較小的部分；2）在軸得工件上切槽時(shí)，應(yīng)在精車之前進(jìn)行，以防止工件變形；3）精車帶螺紋的軸時(shí)，一般應(yīng)在螺紋加工之后再精車無(wú)螺紋部分；4）鉆孔前，應(yīng)將工件端面車平，必要時(shí)應(yīng)先打中心孔；5）鉆深孔時(shí)，一般先鉆

10、導(dǎo)向孔；6）車削（1020）mm的孔時(shí)，刀桿的直徑應(yīng)為被加工孔徑0.6-0.7倍；加工直徑大于20mm的孔時(shí)，一般應(yīng)采用裝夾刀頭的刀桿；7）車削多頭螺紋或多頭蝸桿時(shí)，調(diào)整好交換齒輪后要進(jìn)行試切；8）使用自動(dòng)車床時(shí)，要按機(jī)床調(diào)整卡片進(jìn)行刀具與工件相對(duì)位置的調(diào)整，調(diào)好后要進(jìn)行試車削，首件合格后方可加工；加工過(guò)程中隨時(shí)注意刀具的磨損及工件尺寸與表面粗糙度；9）在立式車床上車削時(shí)，當(dāng)?shù)都苷{(diào)整好后，不得隨意移動(dòng)橫梁；10）當(dāng)工件的有關(guān)表面有位置公差要求時(shí)，盡量在一次裝夾中完成車削；11）車削圓柱齒輪齒坯時(shí)，孔與基準(zhǔn)端面必須在一次裝夾中加工，必要時(shí)應(yīng)在該端面的齒輪分度圓附近車出標(biāo)記線。3. 數(shù)控加工中心加

11、工中心是從數(shù)控銑床發(fā)展而來(lái)的。加工中心是帶有刀庫(kù)，可在一次裝夾中通過(guò)換刀裝置改變主軸上的加工刀具，能夠在一定范圍內(nèi)對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)字控制機(jī)床。加工中心的綜合加工能力較強(qiáng)（主要體現(xiàn)在它把銑削、鏜削、鉆削等功能集中在一臺(tái)設(shè)備上），工件在一次裝夾后，按照不同的工序自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其它輔助功能完成較多的加工內(nèi)容，加工效率和加工精度均較高，就中等加工難度的批量工件，其效率是普通設(shè)備的510倍，特別是它能完成許多普通設(shè)備不能完成的加工，對(duì)形狀較復(fù)雜，精度要求高的單件加工或中小批量多品種生產(chǎn)更為適用。加工中心是目前世界上產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的

12、數(shù)控機(jī)床之一。通常可按照主軸與工作臺(tái)的相對(duì)位置將加工中心分臥式加工中心、立式加工中心、復(fù)合加工中心和萬(wàn)能加工中心。此外，也可按照立柱的數(shù)量將加工中心分為單柱式和雙柱式加工中心；也可按照工作臺(tái)的數(shù)量和功能將加工中心分為單工作臺(tái)加工中心、雙工作臺(tái)加工中心和多工作臺(tái)加工中心；也可按照加工精度將加工中心分為普通加工中心和高精度加工中心。加工中心適宜于加工形狀復(fù)雜、工序多、精度要求較高、需要多種類型的普通機(jī)床和眾多刀具夾具，且經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工的零件。其加工的主要對(duì)象有箱體類零件，盤、套、板類零件，外形不規(guī)則零件，復(fù)雜曲面，刻線、刻字、刻圖案以及其他特殊加工。與其它機(jī)床相比，加工中心具有如下特

13、點(diǎn)：1、零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件，如模具類零件、殼體類零件等；2、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，加工精度高，重復(fù)精度高；3、能加工其它機(jī)床無(wú)法加工或很難加工的零件，如用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線零件以及三維空間曲面類零件；4、能加工一次裝夾定位后，需進(jìn)行多道工序加工的零件；5、多品種、小批量生產(chǎn)情況下生產(chǎn)效率較高，能減少生產(chǎn)準(zhǔn)備、機(jī)床調(diào)整和工序檢驗(yàn)的時(shí)間，而且由于使用最佳切削量而減少了切削時(shí)間；6、生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，有利于生產(chǎn)管理自動(dòng)化。七、 程序編制（學(xué)生自學(xué)）通過(guò)對(duì)葉輪零件數(shù)控加工工藝過(guò)程分析，先確定葉輪毛坯、加工方法及所使用的刀具

14、類型和機(jī)床類型、夾具、工藝基準(zhǔn)，再確定零件的數(shù)控加工工藝路線，最后確定刀具的進(jìn)給路線和加工工藝參數(shù)。針對(duì)葉輪的車削加工，圖5示出了葉輪外輪廓的粗精加工走刀路線，其加工過(guò)程和加工效果如圖6所示。圖5葉輪外輪廓車刀路徑 a) 完成葉輪外輪廓粗加工 b) 完成葉輪外輪廓精加工圖6 車葉輪外輪廓過(guò)程部分效果圖在車削外輪廓完成后，需要將車床的主軸旋轉(zhuǎn)一個(gè)方向并換上鉆刀，進(jìn)行葉輪的中間孔加工，先采用小直徑鉆刀進(jìn)行加工，再采用大直徑鉆刀進(jìn)行加工。家庭效果如圖7所示。圖7 葉輪鉆孔加工示意圖根據(jù)機(jī)床坐標(biāo)系、刀具、加工方法等信息創(chuàng)建幾何組、刀具組和加工方法組（在加工方法里面需設(shè)置切削余量，粗加工余量依次設(shè)為0.

15、5mm），進(jìn)一步創(chuàng)建、設(shè)置并生成具體的加工工序（如圖8），加工工序設(shè)置的內(nèi)容主要有指定加工切削區(qū)域、驅(qū)動(dòng)方法、投影矢量、刀具、刀軸、刀軌等參數(shù)。圖8葉輪加工的路徑為方便給學(xué)生講解葉輪的加工工序安排及葉輪加工現(xiàn)場(chǎng)演示，將一個(gè)班級(jí)分為三組，每組約十人左右，因此葉輪也需要分為三次完成加工，每次分工的內(nèi)容如下：第一次：葉輪的4個(gè)流道要完成粗、精加工，5個(gè)葉片要完成粗、精加工，刀具路徑規(guī)劃見(jiàn)圖9所示，仿真效果圖如圖10所示；圖9第一次刀具路徑規(guī)劃圖10第一次仿真效果圖第二次：葉輪的5個(gè)流道要完成粗、精加工，5個(gè)葉片要完成粗、精加工，刀具路徑規(guī)劃見(jiàn)圖11所示，仿真效果圖如圖12所示；圖11第二次刀具路徑規(guī)劃圖12第二次仿真效果圖第三次：葉輪的6個(gè)流道要完成粗、精加工，5個(gè)葉片要完成粗、精加工，刀具路徑規(guī)劃見(jiàn)圖13所示，仿真效果圖如圖14所示；圖13第三次刀具路徑規(guī)劃圖14第三次仿真效果圖思考題（1） 葉輪加工