案例研究:5軸CNC加工航空渦旋不鏽(xiù)鋼葉片
項目背景
一起草 www.17c.com精密接到航空(kōng)航天客戶的訂(dìng)單,需加工一批用於航空渦輪係統的不鏽鋼渦旋葉片,材料為SUS304不鏽鋼。SUS304具有較好的耐腐蝕性和機械性(xìng)能,但加工過(guò)程中的硬化(huà)傾向以及對表(biǎo)麵質量的高要求,使得該項目極具挑戰性。由於(yú)渦旋葉片是航空發動機的核心部件,其加工精度和曲麵光潔度對(duì)發動機的性能有直接影響。
麵(miàn)臨(lín)的挑戰
1. 材料特性:SUS304不鏽鋼的切削加工性(xìng)較差,易出現加工硬化,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(xiǎng)最終產品(pǐn)的尺寸精度和(hé)表麵(miàn)質量。
2. 幾何複雜性(xìng):渦旋葉片的曲麵和螺旋結構(gòu)複雜,傳統加工方式難以實現精確加工,且五軸聯動加(jiā)工路徑需經過精細規劃。
3. 高精度和表麵光潔度要求:航空級零件對葉片的形狀精(jīng)度(dù)和表麵光潔度要求極高,以確保在高溫、高(gāo)速條件下的穩定運行和高效性能。
解決方案
1. 設備選擇
一起草 www.17c.com精密采(cǎi)用五軸(zhóu)CNC加工中心進行渦(wō)旋葉片的精密加工。五軸聯動設備能夠(gòu)實現對複雜曲麵的連續加工,避免了多次裝夾(jiá)帶來的定位誤差,並確保了複雜曲麵的高精度加工(gōng)。
2. 刀具(jù)和切削參數的優化
SUS304材料在加(jiā)工(gōng)過程中容易出現硬化,因此選用了塗層硬質合金刀具,該刀具具有較好的耐磨性和高溫性能,能有效減少刀(dāo)具磨損。通過設定較低的進給速度和中速的切削速度,配合(hé)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
使用高級CAM軟件對(duì)渦旋葉片的三維模型進行加工路(lù)徑的詳細模擬和優化,采用粗加工和(hé)精加工相結合的策略(luè)。粗(cū)加工階段盡量保留一定餘量,以避免因(yīn)熱變形導致的誤差,精(jīng)加工(gōng)時(shí)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(cè)量係統,通過(guò)精密探頭實時監測葉片的厚度、曲率和(hé)關(guān)鍵(jiàn)尺寸(cùn),確(què)保在加工過程中(zhōng)隨時調整補償,避免加工超差。最終的葉輪成品通過三坐標測量機(jī)(CMM)和動平衡機進行(háng)檢(jiǎn)測,確保所有關鍵尺寸的誤(wù)差控製在±3mm以內,不平衡量在0.09gmm以內(nèi),最薄葉片厚度1.8mm.
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加工名稱 |
航空渦旋不鏽鋼(gāng)葉輪 |
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使用設備 |
5 Axis CNC |
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加工尺寸 |
Φ400mmX115mm |
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刀具數量 |
15把 |
加(jiā)工總時間 |
180h55min |
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序號 |
加工工步 |
使用刀具 |
Ap (mm) |
Ae (mm) |
主軸轉速 |
進給速度 |
加工時間(jiān) |
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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(gōng) |
D8R4 |
0.12 |
0.12 |
6500 |
3000 |
10:15:20 |
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零件亮點:1、來料為車削成型毛坯,最薄葉片厚(hòu)度1.8mm(高度53mm),五軸穩定加工。2、整圓葉片尺寸精度一(yī)致性高,不平衡量在0.09gmm以內;工(gōng)藝(yì),車毛坯--CNC開粗--熱處理--車基(jī)準--CNC開(kāi)粗--熱處理深冷--CNC五軸精修--車底麵內孔。 |
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檢(jiǎn)查項(xiàng)目 |
檢查報告 |
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不平衡量(gmm) |
<0.09 |
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檢測儀器 |
動平衡機 |
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5. 表(biǎo)麵處理
航空渦旋葉片的表麵光潔度要求極高。加工完成後,對葉片表(biǎo)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(sù)運轉時,流體阻力最小化,提高發動機的工作效率。
結果
高精度與一致性:葉片的幾何精度達到了設計要求,誤差(chà)控製在(zài)±2微米以(yǐ)內,確保了渦輪係統的平衡和穩定運行。
表麵光潔度:通過拋光處理,渦旋(xuán)葉片的表麵粗糙(cāo)度(dù)達到了Ra 0.2,完全滿足航空航天行業的嚴格(gé)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程,生產周期縮短了15%,生產效率得到了顯(xiǎn)著提升。
客戶反饋:客戶對渦(wō)旋葉片的精度(dù)和表(biǎo)麵光潔度表示(shì)高度滿意,產(chǎn)品在渦輪係統測試中表現優異,進一步加強了與一起草 www.17c.com(xīn)精密(mì)公(gōng)司的合作。
總結
該案(àn)例展示了一起草 www.17c.com精密在複雜航空零部件加工中的實力,尤(yóu)其是在不鏽鋼SUS304材料的高(gāo)精度加工上,通過五軸CNC技術、合理的刀具選擇、優化的加工路徑以及嚴格的質量控(kòng)製,成功實現了渦旋葉片的高質(zhì)量加工,滿足(zú)了(le)航空客戶(hù)的苛(kē)刻要求(qiú)。
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