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案例研(yán)究:5軸CNC加工航空渦旋不鏽鋼葉片

項目背景

一起草 www.17c.com精密接到航空航天客戶的訂單,需加工一批用於航空渦輪(lún)係統的不鏽鋼(gāng)渦旋葉片,材料為SUS304不鏽(xiù)鋼(gāng)SUS304具有(yǒu)較好的耐腐蝕性和機械性(xìng)能(néng),但加工過程(chéng)中(zhōng)的硬化傾向以及對表麵質量的高要求,使得該項目極具挑戰性。由於渦旋葉片是航空發(fā)動機的核(hé)心部件,其加(jiā)工精度和(hé)曲麵光潔度(dù)對發動機的性能有直(zhí)接影響。

麵臨的挑戰(zhàn)

1. 材料特(tè)性SUS304不鏽鋼的(de)切削加工性較差,易出現加工硬(yìng)化,且該材料的熱膨脹係數較高,加工時可能會引發熱變形,影響最終產品的尺寸精度和表(biǎo)麵質量。

2. 幾何複雜性:渦旋葉片的曲麵和螺旋結構複雜(zá),傳統加(jiā)工(gōng)方式難以實現(xiàn)精確加工,且五軸聯動加工路徑需經過精細規劃。

3. 高精度和表麵光潔度要求(qiú):航(háng)空級零件對葉片的形狀精(jīng)度和表麵光潔度要求極高,以確保在高溫、高速條件下的穩定運(yùn)行和高效性能。

解決方案

1. 設備選擇

一起草 www.17c.com精密采用五軸CNC加工中心進行渦旋葉片的精(jīng)密加工。五軸聯(lián)動設備能夠實現對複雜(zá)曲麵的連續加工,避免了多次裝(zhuāng)夾帶來的定位誤差(chà),並(bìng)確保了複雜曲麵的高精度加工。

2. 刀具和切削(xuē)參數的優化

SUS304材料在加工過程中容易出現硬化,因此選(xuǎn)用了塗層硬質合金刀(dāo)具,該刀具具有較好的耐磨性和高溫性能,能有效減少刀具磨損。通過設定較低的進給速度和中速的切削速度,配(pèi)合高效冷卻係統,減輕加工硬化現象,減少工件熱變形。

3. CAM編程與加工路徑規劃

使(shǐ)用高級CAM軟件對渦旋葉片的三維模(mó)型進行加工路徑的詳細模擬和優化,采用粗(cū)加工和精加工相結合的策(cè)略。粗加工階段盡量保留一定餘量,以避免因熱(rè)變形導致的誤差,精(jīng)加工時以高精度的小步進進行表麵處理,確保渦旋葉片的曲麵質量。

4. 質量控製與在線測量

在加工過程中,使用了在線測量係統,通過精密探頭實時監測葉(yè)片的厚(hòu)度、曲率和關(guān)鍵尺寸,確保在加工過程中隨時調整補償(cháng),避免加(jiā)工超差。最終(zhōng)的葉輪(lún)成品通過三坐(zuò)標測(cè)量機(CMM和動平(píng)衡機進(jìn)行檢測(cè),確保所有關鍵尺寸(cùn)的誤差控製在±3mm內,不平衡量在0.09gmm以內,最薄葉片厚度1.8mm.

加工名稱

航(háng)空渦旋(xuán)不鏽鋼葉輪
SUS304)

使用設備

5 Axis CNC

加工尺(chǐ)寸

Φ400mmX115mm

刀具數量

15把(bǎ)

加工總時間

180h55min

序號

加工工步

使用刀(dāo)具

Ap    (mm)

Ae       (mm)

主軸轉速
rpm)

進給速度
(mm/min)

加(jiā)工(gōng)時間

1

開粗

R17R0.8

0.35

18

1500

2500

10:20:10

2

精加工

R8R0.5

0.2

5

5000

3000

15:30:00

3

精加工

D8R4

0.12

0.12

6500

3000

20:30:00

4

精加工

D8R4

0.12

0.12

6500

3000

10:15:20

零件亮點:1、來料為車削成型毛坯,最薄葉片厚度1.8mm(高度53mm),五(wǔ)軸(zhóu)穩定加工。2、整圓葉片尺寸精度一致性高,不平衡量在0.09gmm以(yǐ)內;工藝,車毛坯--CNC開粗(cū)--熱(rè)處理--車基準--CNC開粗--熱處理深冷--CNC五軸精修--車底麵內孔(kǒng)。

檢查項目

檢查報告

不(bú)平衡量(gmm)

<0.09

檢(jiǎn)測儀器

動平衡機

5. 表麵處理

航空(kōng)渦旋葉片的表麵光(guāng)潔度(dù)要求極高。加工完成後,對葉片表麵進行了精細拋光處理,達到Ra 0.2的表麵粗糙度,確保在渦輪高速運轉時,流體阻力(lì)最小化,提高發動機(jī)的工作效率。

結果

高精(jīng)度與一致性:葉片的幾何精度達(dá)到了設計要求,誤差控製在±2微米(mǐ)以(yǐ)內,確保了渦輪(lún)係統的平衡(héng)和穩定運行。

表麵光潔度(dù):通過拋光處理,渦旋葉片的表麵粗糙度達(dá)到(dào)了Ra 0.2,完全滿足航空航天行業(yè)的嚴(yán)格標準。

生產效率:得益於五軸CNC設備的高效加工和優化的工藝流(liú)程,生(shēng)產周期縮短了15%,生產效率得到了顯著提升。

客戶反(fǎn)饋:客戶對渦旋葉片的精度和表(biǎo)麵光潔度表示高度滿意,產品在(zài)渦輪係統測試中表現優異,進一步加強(qiáng)了與一起草 www.17c.com(xīn)精密公司的合(hé)作。

總結

該案例展示(shì)了一起草 www.17c.com精密在複雜航空(kōng)零部件加工中的實力,尤其是在不鏽鋼SUS304材料的高精度加工上,通過(guò)五軸CNC技術、合理的刀具選擇、優化的加工路徑以及嚴格(gé)的質量控製,成功實現了渦旋葉片的高(gāo)質量加工,滿(mǎn)足了航空客戶的苛(kē)刻要求。

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