鼓风机叶片盘铣刀包铬加工方法研究
摘 要：随着工业化进程的加快，许多如鼓风机叶片、汽轮机叶片等具有细长曲面特征的机械零件开始得到广泛应用。然而传统进行鼓风机叶片加工的方式多以铣床粗加工为主，耗费过多的人力与物力资源，也难以保证加工的精度。对此现状，在长期实践中发现利用现代数控技术以及盘铣刀包鉻方式能够取得良好的加工效率与精度。本文主要对鼓风机与包鉻铣削的基本概述以及叶片曲面数据的处理与叶片加工工艺进行探析。
关键词：鼓风机叶片；盘铣刀；包鉻加工
前言：近年来，国内工业生产过冲中采用的鼓风机轴流式叶片主要以球头刀为主，尽管其成本较低，但却难以实现良好的加工效率，甚至出现加工质量问题以及加工周期的延迟。而为解决此问题，便需以曲面特征为依据，引入盘铣刀包鉻加工方式，促进加工的高效率与高质量目标的实现。因此，对盘铣刀包络加工方式在股风机叶片加工中的应用分析具有十分重要的意义。
一、鼓风机与包鉻铣削的基本概述
现阶段工业生产中利用的鼓风机在结构上主要指能够实现气体输送与压缩作用的机械。在特点上主要表现为强制输气特征、动力平衡性较好、叶轮间存有间隙、结构简单以及泄漏损失小等方面。从其加工发展现状分析，鼓风机叶片加工目前采用的主要包括三种，即仿形法、范成法以及数控加工法。其中仿形法常用于小型生产企业中，将靠模板作为基础进行鼓风机叶轮转子的加工；范成法的应用原理主要以啮合原理为基础完成加工，但这种方式与仿形法并不适用于三叶叶轮以及其他许多小批量产品加工中；而数控加工方法的引用则为机械制造领域注入新鲜的活力。通过数控车床、刨床、铣床等方式可使鼓风机叶轮转子得以加工出来，而且能够保障产品的质量与精度。而在此基础上引入的包鉻铣削方式能够在螺旋曲面加工中引入最小有向距离算法，但应用时需保证刀具与相关工件的曲面为可微、连续的曲面[1]。
二、叶片曲面数据处理与叶片加工工艺分析
（一）叶片曲面数据处理
由于鼓风机叶片在形状特征上主要以螺旋面呈现，其加工质量对产品性能产生很大的影响。因此在进行叶片曲面数据处理过程中可使端面与轴向的截形以螺旋运动方式，以此形成螺旋面。具体分析时，首先可将拟合方式应用于螺旋曲面截形中。但拟合过程中很容易出现曲线失真情况，造成多处拐点的存在，进而导致叶片非对称情况的出现，因此需引用螺旋曲面截形的方程，使周期内叶片廓形的相对坐标展现出来，以此生成后续空间轨迹。另外，在完成螺旋曲面截形拟合过程条件下，需构建鼓风机叶片的相关模型。实际操作中可集中在机床坐标系、刀具的数学模型、叶片的数学模型以及坐标系间的转换等方面[2]。
（二）叶片加工工艺分析
作为鼓风机核心部件，叶片零件在许多工业领域中都有涉及如兵器制造、航空航天等，制造难度较高。在分析过程中主要集中在结构工艺、工艺路线的拟定、加工过程中产生误差的原因以及走刀模式等方面。
1 从叶片结构角度
工业领域中所应用的叶片在结构上大多由有叶身、椽板、榫根所构成。其中在叶身部分，主要包括叶背、叶盆以及负责排气与进气的后缘头与前缘头。而对、椽板、榫根加工过程中对精度的要求较高。所以在实际加工中不仅对叶片类零件在几何方面如粗糙程度、形状尺寸等有具体的技术要求，而且需满足其基本的物化性能以及机械性能。
2 工艺路线拟定
鼓风机叶片加工过程中首先需做好叶片加工阶段的划分，其具体指为粗加工、半精加工与精加工。在粗加工过程中要保证表面的余量得以去除，但需保证加工效率，而半精加工与精加工则负责叶片表面粗糙度以及形状尺寸等精度的工作。以叶片加工阶段为基础，再进行工艺基准、毛坯、加工方式以及刀具的具体选择。其中的工艺基准主要指为加工过程中所涉及的如度量、定位以及装配等基准，具体选择过程主要由叶片形状而定。在选择毛坯过程中，其质量性能直接影响叶片零件加工效率，可根据生产的类型、加工条件、零件材料以及零件结构尺寸进行选择。在加工方法方面，常用的工序种类较多，尤其在数控铣床应用下，要求操作者具备较高的技术能力。具体可利用工序集中的方式以生产组织管理得以简化并保证表面位置精度的提高。在选择道具过程中，根据球头刀与盘铣刀的对比，从切削的速度、刀具自身磨损程度以及包鉻曲率分布变化等方面，盘铣刀都具备一定的优势。但需注意叶片加工过程中极易出现叶片变形的现象，对此需注重切削工艺、工艺方案、工艺路线与工艺参数的改变。
3 叶片加工误差原因与走刀模式评价分析
叶片加工过程中误差的存在也极为常见，其具体产生的原因主要包括：首先，受机床系统空间影响。刀具与工件在位置上存在的偏差主要来源于结构的承载变形以及热误差或几何误差等方面，也存在伺服系统因位置检测与跟踪过程中存在误差使位移不准确。其次，刀具系统存在的误差。其具体产生原因在于刀具在形状尺寸调整中引起的受力变形或磨损等。最后，外界干扰。叶片加工过程中由外界环境因素扰动所造成的运行工况波动容易产生误差。另外，在评价走刀模式过程中，具体评估标准主要集中在走到方式是否具备有效性与最优性。其中有效性包括算法与精度的有效性，而最优性旨在加工轨迹长度、轨迹连续性以及加工时间等方面[3]。
结论：数控加工领域中，鼓风机轴流式叶片加工方式的完善是决定其应用效果的主要因素。通过对叶片曲面的数据处理以及叶片加工工艺的具体分析，充分说明利用盘铣刀包鉻加工方式能够取得良好的效果。除文中分析之外，还需在实际研究与应用过程中做好叶片螺旋铣加工的规划以及程序的编制与实现，以此为我国工业的发展奠定基础。
参考文献
[1] 李晓丹. 鼓风机叶片盘铣刀包鉻加工方法的研究[D].沈阳工业大学，2010.
[2] 安硕. 开式整体叶盘通道高效复合铣加工工艺优化研究[D].哈尔滨理工大学，2014.
[3] 高明明. 螺旋曲面盘铣刀铣削加工过程分析[D].沈阳工业大学，2014.