钛合金整体闭式叶轮的五轴高速加工及研究

摘要

“高速切削加工技术”是当今金属切削加工的前沿技术[1]，是金属切削加工的发展方向，特别是在高精度，高复杂性，低刚度，难切削材料等加工领域得到了飞速的发展和广泛的应用。整体叶轮是典型的形状复杂零件，尤其是钛合金整体闭式叶轮，是集难加工材料和难加工形状一体的复杂零件。本文针对整体叶轮的这一特点，开发了五轴高速加工的加工工艺，对此类零件加工工艺的编制具有一定的指导意义。
　　本文主要进行以下的工作：
　　一．查阅大量的相关资料，对五轴高速精密加工的现状和发展进行了研究和总结。分析了其发展前景，以及国内应用五轴高速切削技术所面临的难题和技术瓶颈。
　　二．通过对钛合金闭式叶轮的材料特性和形状复杂性进行分析，找出其加工难点和技术瓶颈。针对钛合金强度大，导热性差，难于切削，闭式叶轮形状复杂，下刀困难的特点，提出了五轴高速切削的加工工艺。
　　三．对精密加工中影响加工质量的因素进行详细的研究和分析，找出其中的主要因素，并给出具体的应对策略。特别针对本工艺试验机床MIKRONHSM400U的特点，进行具体分析和试验验证，提出了使机床达到热稳状态是提高加工质量的最大保证，并给出了如何使机床达到热稳的方法和途径。
　　四．CAD/CAM软件在当今的金属切削加工中扮演着越来越重要的作用，甚至是不可或缺的作用。通过对各种大型CAD/CAM软件的研究和分析，本文选用具有强大的三维实体造型功能和分模功能Pro/E作为本文的建模软件，再结合专门的编程软件HyperMILL，实现闭式叶轮的建模和编程。这样既发挥了Pro/E建模快捷，修改方便的特点，也发挥了HyperMILL专门的五轴编程模块的强大功能，最大限度的保证了加工的实现和产品的质量，也为以后的工艺编制提供了一种新的思路。
　　本文进行的是实用性研究，通过钛合金闭式叶轮加工这个载体，分析用五轴高速机床加工复杂难加工材料零件所面临的问题和难点，并提出了具体解决办法。在金属切削的日常加工中，具有一定的参考价值。

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1 绪论

1.1 课题的研究对象

1.2 课题研究对象的现状

1.3 课题研究中的软件

1.4 本课题研究的主要内容

2 闭式叶轮的建模及曲面造型[10][11]

2.1 叶片造型的数学原理

2.2 建模的实现

2.3 本章小结

3 钛合金闭式叶轮加工工艺的研究及选择

3.1 机床的研究和选择

3.2 刀具研究及选择

3.3 夹具设计

3.4 本章小结

4 钛合金闭式叶轮加工的试验与分析

4.1 工件材料

4.2 加工难点

4.3 加工方法

4.4 加工的精度控制

4.5 试验结果及数据分析

4.6 本章小结

5 基于 HyperMill 的 CAM 编程与后置处理

5.1 CAM 软件

5.2 五轴算法

5.3 基于 HyperMILL 的加工实现

5.4 本章小结

6 结论与展望。

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢