基于CimatronE11的诱导轮加工新方法
燃气轮机加工技术创新
燃气轮机加工技术创新燃气轮机是一种高效、可靠、环保、自适应能力强的设备，广泛应用于航空、航天、发电、石油化工等领域。
燃气轮机的核心部件——叶轮具有复杂形状和细小尺寸，加工难度大。
燃气轮机加工技术的创新一直是制约我国燃气轮机产业发展的重要因素。
本文将从现有技术、挑战以及创新方向三个方面探讨燃气轮机加工技术的创新。
一、现有技术燃气轮机叶轮的加工方式主要包括铸造、铸件加工和锻造等方法。
其中，铸造方式是目前使用最广泛和成熟的加工方式。
铸造方式具有成本低、周期短、批量大等优点，但其产生的铸造缺陷较多，叶轮的性能和寿命都受到影响。
铸件加工和锻造方式虽然能够制造出更高质量的叶轮，但成本相对较高、周期较长，难以满足市场快速变化的需求。
另外，由于叶轮形状复杂，加工难度大，精度要求较高，传统机械加工方式并不能满足生产的需要。
二、挑战燃气轮机叶轮加工存在许多困难和挑战。
首先是大型复杂形状铸件加工的问题。
由于叶轮产生的强大离心力和冷却液的高速冲击，使得铸造材料必须具有良好的热稳定性、高温韧性和耐磨性。
然而，当前的高温合金材料的加工难度和成本仍然限制了燃气轮机叶轮的生产。
其次是叶轮加工的高精度问题。
叶轮的形状和尺寸精度影响着燃气轮机的性能和寿命。
传统的机械加工方式准确度较低，而非接触式测量系统又很难对小曲率和小径处的形状进行测量。
叶轮表面质量问题也一直存在。
三、创新方向为了提高燃气轮机叶轮的生产率和性能，需要对燃气轮机加工技术进行创新。
创新方向主要包括科技提升、材料创新和工艺创新三个方面：1.科技提升通过新兴科技的引入，改进传统加工方式，提高燃气轮机叶轮加工的能力和效率，其中主要包括以下几个方面：(1)激光装备加工技术：激光加工设备具有高精度、高效率、高质量的加工能力和灵活性，目前已被用于加工燃气轮机叶轮模具等。
(2)数控加工技术：数控加工设备能够提高生产效率和精度。
这是由于数控系统的高精度运动、自适应和软件控制优势，最近数控加工技术已被广泛应用于燃气轮机叶轮加工。
叶轮叶片加工
多叶片复杂曲面零件的设计与五轴模拟加工1.1 加工任务整体叶轮的零件视图如图1所示图1 叶轮零件针对本零件，本例中将进行叶轮底部圆弧面的加工。
此工件的毛坯为圆棒料，材料牌号为钛合金TC4.采用专用的夹具将其底面固定安装在机床C轴上。
本例中我们将完成叶轮圆弧底面的精加工。
1.2 加工工艺方案通常情况下，在大部分制造场合，单片叶轮的叶片多采用锻造方式做成毛坯，整体式叶轮类零件的毛坯多采用铸造的方式形成，然后采用3～5轴数控机床进行半精加工或精加工，特殊情况下可能还采用人工抛光的方法，形成最后的精加工。
本例中，我们就介绍整体式叶轮在5轴数控机床上的精加工工作。
（1）刀具选择：R4的球头棒铣刀（或选用锥度球头铣刀）（2）加工坐标原点的设置：工件零点取在叶轮圆弧底面大圆140的圆心点上。
（3）加工设备：五轴联动数控机床。
1.3 编程操作(设置零件加工程序)在UG NX4软件系统中对此零件进行编程的操作步骤如下：1.建立刀具路径文件夹（1）单击菜单栏中的“文件”→“打开”命令，从UG NX4文件浏览器窗口选择“train11.prt”文件并单击“确定”按钮将其打开，如图2所示。
图2 在UG NX4 中进入造型文件的NX加工界面（2）选择加工环境1)单击（起始）图标，单击“加工”命令，弹出“加工环境”对话框。
如图3所示。
2）在“CAM进程配置”列表框中选择“mill→multi→axis”，结果如图4所示。
图3“加工环境”对话框图4选择多轴铣加工配制3）在“CAM设置”列表框中选择“mill→multi→axis”，单击“初始化”按钮，进入加工过程的创建界面，弹出如图5所示的“加工创建”工具栏。
2. 创建加工方法（1）单击“加工创建”工具栏中的（创建方法）工具，弹出“创建方法”对话框，如图11→6所示。
图5“加工创建”工具栏图 6“创建方法”对话框（2）在“类型”下拉列表框中选择“mill→multi→axis”（3）在“父级组”下拉列表框中选择“MILL→FINISH”。
车用涡轮增压器叶轮的五轴数控加工方法研究
2021年第6期网址： 电邮：*******************车用涡轮增压器叶轮的五轴数控加工方法研究王小旭1,付大鹏2（1.吉林工业职业技术学院,吉林吉林132013；2.东北电力大学,吉林吉林132012）表3IT5~IT14的标准公差计算公式μmIT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT147i （I ）10i （I ）16i （I ）25i （I ）40i （I ）64i （I ）100i （I ）160i （I ）250i （I ）400i （I ）表2铣削加工能够达到的经济精度表1叶轮参数0引言涡轮增压器属于流体机械的一类，具有降低汽车污染排放量、提高发动机燃油效率及降低燃油使用量等功能[1]，其制造质量的优劣直接影响着汽车发动机的整体性能。
叶轮作为涡轮增压器的关键零部件，其加工质量能够直接影响着旋转式流体机械的性能，进而影响发动机的工作效率。
因其自身存在着加工精度要求高、曲面复杂等特点，故此铣削加工难度较大，当前车用涡轮增压器叶轮多数采用铸造方法加工，不可避免地存在材料偏析、动平衡差等缺点，直接影响其使用性能。
如何通过合理规划加工工艺、选择加工参数来实现叶轮的铣削加工，对提高涡轮增压器叶轮的加工水平和使用性能有着十分重要的意义[2]。
1叶轮加工技术要求涡轮叶轮是由12个超薄大扭曲叶片组成，叶轮主要参数如表1所示。
由《机械加工工艺设计手册》可知，叶轮加工的允许偏差为0.6~0.8mm ，另外铣削加工所对应的经济精度如表2所示。
由表2可知，高速铣削精加工后粗糙度能够满足Ra 0.8μm 的要求，且零件的精度等级能够达到IT5~IT6。
当基本尺寸D <500mm 时，其公差单位的计算公式为i =0.458/+0.001D 。
当基本尺寸D >500~3100mm 时，其计算公式为i =2.1+0.004D 。
式中：D 为基本直径，mm ；i 为公差单位，μm 。
发动机曲轴加工新技术
发动机曲轴加工新技术1. 曲轴加工工艺流程乘用车涡轮增压发动机曲轴加工的典型工艺流程：动平衡、打质量中心孔→车第5主轴颈→车法兰→粗加工主轴颈、连杆颈及轴肩→钻油道孔及倒角→粗磨主轴颈、连杆颈轴颈、侧壁及沉割槽→清洗、吹干→圆角滚压→精车、滚光止推面+精车小端→精车法兰端面及凹槽→精磨主轴颈、连杆颈、小端→加工两端螺纹孔、销孔及铰法兰端中心孔→精磨曲轴法兰端→曲轴动平衡去重→砂带抛光主轴颈、连杆颈及法兰外颈→自动检查、作标记→曲轴最终清洗。
2. 先进技术的应用（1）动平衡、打质量中心孔。
曲轴加工过程中的定位基准为中心孔，按其加工位置可分为几何中心孔和质量中心孔，利用V形块或其他方式找出曲轴主支承轴颈的几何中心，在此中心上加工出的中心孔称为几何中心孔。
利用专用的测试设备测量出曲轴的质量中心，在此中心上加工出的中心孔称为质量中心孔。
当采用几何中心孔进行后续的车、磨加工时，工件旋转产生离心力，会影响加工质量，而且加工后剩余的动不平衡量较大，在动平衡工序中需多次反复测量和去重才能达到技术要求，效率低，影响生产节拍，造成半成品废品率的增加和定位元件的损耗。
采用质量中心孔就能解决这类问题，提高循环节拍。
图1所示为COMAU SYMES10型曲轴质量中心测量机，曲轴放置在设备的鼠笼中，与鼠笼一起旋转，测量出鼠笼与零件一起的不平衡量为M，鼠笼的不平衡量（M1）是已知的，零件的不平衡量M2＝M－M1。
通过专用的计算公式，设备可通过M2自动算出曲轴的平衡轴的坐标位置，将测量结果传输至COMAUSDC700L型全自动曲轴两端加工中心，其测量不确定度≤40μm，可以测量多个品种的曲轴，零件品种可自动识别，循环时间为1.2min，设备简单可靠。
（2）高速外铣粗加工曲轴。
高速外铣粗加工曲轴主轴颈、连杆颈及轴肩，比CNC车削、CNC内铣、车－车拉的生产效率高且质量稳定。
如CNC车－车拉工艺加工连杆轴颈要二道工序，而CNC高速外铣只要一道工序就能完成，高速外铣粗加工曲轴的显著特点为：切削速度可达350m/min、切削时间短、工序循环时间短、切削力较小、工件温升低、刀具寿命高、换刀次数少、加工精度更高、柔性更好，是曲轴主轴颈和连杆轴颈粗加工的发展方向。
涡轮增压器叶片加工方法的比较
第５期（总第１７４期）２０１２年１０月机械工程与自动化ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５Ｏｃｔ．文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－０１９５－０２涡轮增压器叶片加工方法的比较张占贵（太原安吉尔机械工业有限公司，山西 太原 ０３００２４）摘要：通过对两种涡轮增压器叶片加工方法的比较，确定了线切割加工叶片的新方法，并取得了满意的生产效果。
关键词：涡轮增压器叶片；榫齿；线切割加工中图分类号：ＴＧ４８∶ＴＫ４７４．７＋１ 文献标识码：Ｂ收稿日期：２０１２－０７－１６；修回日期：２０１２－０７－２３作者简介：张占贵（１９７６－），男，山西应县人，助理工程师，本科。
１ 概述叶片是涡轮增压器涡轮驱动组件中极为重要的零件，发动机工作时高速旋转产生的离心力和高温工作条件使涡轮叶片承受较大的拉应力和热应力，因此，涡轮增压器叶片须具有足够的屈服强度、抗拉强度以及高的抗高温蠕变、高温氧化及燃气腐蚀性能。
叶片主要由叶身和榫头两个部分组成。
叶身具有复杂的空间形状，由许多不同截面的型面组成。
各截面间扭成一定的角度，最后形成扭转的叶身。
榫头通过榫齿使叶片安全可靠、准确合理地固定在涡轮盘上，以保证涡轮驱动组件的正常工作。
榫齿形状有Ｔ形、圆柱形、叉形、枞树形等。
叶片的加工难度很大。
其一是材质为耐热合金钢，强度、硬度、韧性都很高，对加工刀具要求很高，生产效率低；其二是叶身形状复杂，为变扭截面，一般机械加工难以胜任；其三是精度要求高，特别是榫齿，采用成形铣削加工达不到要求的精度，目前广泛采用蠕动进给磨削加工。
太原安吉尔机械工业有限公司使用美标牌号７１３ＬＣ、７１３Ｃ、７１３等低碳镍基合金，采用无余量真空精铸成形涡轮叶片毛坯，叶身型面不需要进行机械加工，主要加工枞树形榫齿部分。
由于榫齿的尺寸精度及形位公差要求很高，其材料又是难切削的耐热合金，加工榫齿时的定位基准只能用叶片曲线型面，而加工榫头其他部位时又是以榫齿作为定位基准的，依据工艺的特殊性，必须有一系列的工艺保证措施，故需要有专用的叶片机械加工生产线。
变螺距诱导轮五轴联动数控加工策略
Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｉ ｄ ｃ ｒ ｒ ｃ ｓ ；Ｓ ｈ ｍｅ；Ｓ ｒ ｔｇ ｙ ｒ ｓ：ｎ ｕ ｅ ；Ｐ ｏ ｅ ｓ ｃ ｅ ｔａｅ ｙ
械 工 业 出版 社 ，０ ５ ２０ ．
５ Ｔｈ ｍｐ ｏ Ｂ， ｏ ｓ ｎＷ Ｏｗｅ ｎ ＪＣ，Ｊｍｅ ，ｔ． Ｆ ａｕｅ— ａｅ ｅ ｅｓ ｎ ｉ ａ ｓＨ ｅｃ ｅ ｔｒ ｂ ｓｄ ｒｖ ｒｅｅ ｇ‘
类型 ＝ 阵列
ＥＮＤ ＡＤＤ
ＥＮＤ Ｆ Ｉ
ｎｅｉ ｆ ｅｈｎｃｌ ａ ｓｃ ．Ｉ Ｅ ａｓｃｉ ｎｒｂｔｓａｄＡ ｔ— ｅｒ ｇｏ ｃ ａｉａ ｐｒ （ ］ Ｅ Ｅｔ ｎａｔｎｏ ｏｉ ｎ ｕｏ ｎ ｍ ｔ ｒ ｏ ｏ ｃ
置， 自身具 有 良好 的抗 腐 蚀 和 汽蚀 性 ， 泛 应 用 于 航 广
ＡＤＤ ＵＰ Ｓ ＰＲＥ ＳＥ型 ＝阵列
ＥＮＤ ＡＤＤ ＥＮＤ Ｆ Ｉ
１５ ９
父项 ＝ ０ （｝） １９ ｛ ９
精度 高 ， 为后 续齿轮 机 构 的动 态 仿 真 、 干涉 检 查 、 限 有
变 螺距 诱 导 轮 五轴 联 动数 控 加 工策 略
周 奎① 司徒渝① 李登万① ② ② ②
（ 西 南交通 大学 ， ① 四川 成都 ６ ０３ ； １０ １（ 四川工 程职 业技术 学院 ， 四川 德 阳 ６８０ ） １００
摘 要 ： 材料切 削性能 、 从 刀具选 择及 路轨规 划等方 面研 究了变螺 距诱 导轮五轴 联动数 控加 工的策 略。 工艺 规划 策略
文献标 识码 ： Ａ
关键 词 ： 诱导 轮
涡轮轴加工方法
涡轮轴加工方法涡轮轴加工方法涡轮是一种将流体动能转换成机械能的机械装置，其转子是涡轮轴。
涡轮轴作为涡轮运转的核心部件，其加工质量直接影响着涡轮的性能和寿命。
因此，涡轮轴的加工是一个十分重要的工艺环节。
下面将根据加工方式的特点，分别介绍几种涡轮轴加工方法。
1. 传统加工法传统涡轮轴加工法是指使用传统的机械加工设备对轴进行加工。
这种方法的加工过程相对简单，加工成本较低。
在这种方法中，主要使用冷却液进行冷却，最后使用砂轮等辅助设备进行磨光。
不过，这种方法的精度和效率较低，只适合对一些普通涡轮轴进行加工。
2. 数控加工法随着现代科技的不断进步，数控加工技术逐渐发展成为涡轮轴加工的主流技术之一。
数控加工法采用计算机数控系统控制机床进行加工，以提高加工质量和效率。
这种方法具有快速、高精度、高效率、高自动化等优点。
同时，还可以根据不同的涡轮轴加工要求进行不同数控程序的编写，定制化程度较高，适用范围广。
3. 激光熔覆法激光熔覆法是近年来涡轮轴加工的一种新兴技术。
这种方法利用激光束将金属粉末或线材熔化，形成涡轮轴的复合涂层或修复加工。
激光熔覆法具有加工精度高、材料利用率高、成本低、环保等优点。
同时，该法可以较好的解决涡轮轴表面磨损、损坏等问题，修复涡轮轴表面到原先的高度和形状。
4. 电解加工法电解加工法是利用电化学过程加工涡轮轴的一种方法。
通过电解加工，可以更加精细地刻划涡轮轴表面，提高加工精度，也可以得到一些传统机械加工无法完成的形状和微结构。
不过，该法需要对加工电解液进行调配、维护和处理，可能会产生污染等环境问题。
总的来说，不同的涡轮轴加工方法各具优缺点，最终选择何种加工方法应根据涡轮轴的特点和加工要求而定。
在涡轮行业的快速发展中，挖掘不同加工方式的潜能，积极将新技术应用于实际生产中，将为提高涡轮轴质量、降低成本和提高加工效率带来福音。
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基于CimatronE11的诱导轮加工新方法
摘要：诱导轮是安装在离心泵叶轮前面以提高吸入性能的装置。
因其超大螺距、深流道的特点，多采用五轴或四轴联动机床进行加工，其一般流程为先定轴开粗
后五轴联动精铣。
这种方法的缺点在于定轴开粗次数很多，且给精铣留下的毛坯
余量不均匀。
本文旨在尝试五轴开粗的方法，探讨其参数设置的特点，并对比与
常规方法的优劣。
关键词：诱导轮；五轴开粗
1 诱导轮简介
在离心泵运行过程中，在压力急剧变化的部位，液体会出现气蚀和气蚀溃灭
现象，即在一定温度下，液体流动到低于该温度的汽化压力时，会产生气泡，这
种气泡流动到高于汽化压力的部位时体积减小直至溃灭。
严重气蚀会堵塞流道，
恶化吸入性能，气蚀溃灭则会对过流部件产生强烈破坏，还会产生强烈振动和噪声。
在首级叶轮进口处，液体开始进入叶片被迅速加压、加速，所以此处压力最低，并沿叶轮流道逐渐升高，在这一段距离上容易出现气蚀和气蚀溃灭。
诱导轮
本身所需气蚀余量很小，而它的扰动和推力可以使得液体流速变化趋于平顺，并
获得适当的气蚀余量，从而提高整个泵的吸入性能[1]。
4 结论
由诱导轮的结构可知，其铁屑切除量很大，粗略估算相当于整个毛坯的四分之三以上，
所以粗加工也必将占用相当多的时间。
相对而言，五轴开粗效率已经具备一定优势，特别是
为精加工留下的毛坯余量更加均匀，外形更加平顺。
如果软件升级能够进一步改进CimatronE11五轴开粗策略，如侧向步距的设置、刀具路径能够完全切出毛坯、可直接选用
平底刀（计算能力更强）等等，其优势会进一步增加。
参考文献：
[1]张成.叶片泵设计手册.[M].机械工业出版社.沈阳水泵研究所.1983.07。
[2]兰永强.zoopys油泵诱导轮的铸造生产.[J].中国铸造装备与技术.2003.06。
[3]史勇.插铣技术在诱导轮加工中的应用.[J].火箭推进.2014.01。
[4]唐建明.五轴联动的曲轴编程与后处理.[J].组合机床与自动化加工.2004.08。
[5]曾强.整体诱导轮五轴联动数控加工研究.[J].制造技术与机床.2012.07。