一种多桨叶船用螺旋桨模型的数控加工方法

摘要

本发明涉及一种多桨叶船用螺旋桨模型的数控加工方法，其设计了包络多桨叶船用螺旋桨模型的圆柱形毛坯，在圆柱形毛坯的下部圆柱外周有环形凸台，形成一个外环大工艺台，在外环大工艺台与各桨叶叶尖之间设置小工艺台，小工艺台将外环大工艺台与各桨叶叶尖相连。本发明通过设置外环大工艺台、叶尖与外环大工艺台间的小工艺台设置，保证了新型极弱刚性多桨叶船用螺旋桨水动力试验模型的数控加工刚性，确保了桨叶的刚性、两面加工的角向定位，以及加工过程中的装夹与支撑，可以高效高质量完成新型多桨叶船用螺旋桨水动力试验模型的加工，也可应用到类似多桨叶弱刚性船用螺旋桨模型的加工中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种多桨叶船用螺旋桨模型的数控加工方法，属于多桨叶船用螺旋桨水动力试验模型的数控加工技术领域。

背景技术

新型船用螺旋桨的设计定型，都应做水动力试验，做试验就需要加工一个缩比的螺旋桨模型。常规的船用螺旋桨都是轮毂直径比大，轮毂较粗，桨叶通常不大于7片，桨叶刚性好，现有技术加工常规的螺旋桨模型，就是以轮毂为支撑和定位，在五坐标加工中心上，进行粗-半精-精铣，如采用五轴数控铣削方式，其数控加工方式类似整体叶盘，直接在五坐标数控铣床上进行分层铣削，控制切削参数即可。由于常规螺旋桨的叶片数量不超过7个，轮毂也较粗，桨叶的刚性好，采用常规的加工工艺，加工都没问题。

但是，新型几何型面船用螺旋桨比传统螺旋桨多，桨叶折弯度大，刀形桨叶，桨毂直径仅为螺旋桨直径的0.15倍。此螺旋桨与传统螺旋桨相比，其特点是：桨叶多，桨叶细长且折弯角度大，桨毂直径小，直径仅为螺旋桨直径的0.15倍（见图1）。这些结构特点给数控加工造成了极大的困难。桨叶细长且折弯，材料为铝合金，导致桨叶刚性极差，在切削力的影响下极易变形。面对此多桨叶、细轮毂的螺旋桨时，因为桨叶的刚性极差，现有的加工方法无法完成新型多桨叶船用螺旋桨模型的数控加工，在桨叶叶尖部位，必然造成桨叶震颤、变形，从而切伤桨叶，因此，必须采取创新的工艺技术，采取有效的工艺措施，才能加工出合格的螺旋桨模型。

发明内容

针对现有技术存在的严重不足，本发明提供了一种多桨叶船用螺旋桨模型的数控加工方法，该方法在增强桨叶刚性上采取了有效措施，能够高效高质量地完成多桨叶螺旋桨模型的加工，可以满足多桨叶螺旋桨水动力试验的需求。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下方案实现的：

一种多桨叶船用螺旋桨模型的数控加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）设计毛坯

采用包络多桨叶船用螺旋桨模型的圆柱形毛坯，圆柱形毛坯的下部圆柱外周有环形凸沿，形成一个外环大工艺台，该外环大工艺台上加工有径向对称的两个轴向通孔，用于保证桨叶两面加工时角向基准的一致；

（2）在外环大工艺台与各桨叶叶尖之间设置小工艺台，小工艺台将外环大工艺台与各桨叶叶尖相连，小工艺台的数量与桨叶数量相同，小工艺台的位置与桨叶叶尖的位置一一对应；

（3）在桨叶叶尖与小工艺台相连接的部位的一侧，在保证连接处不断的情况下，铣出桨叶的外形，加工完毕后，钳工锯掉外环大工艺台和小工艺台，然后钳工依据铣出的桨叶叶尖外形，作为钳修的基准，将桨叶修锉到位，保证了桨叶叶尖的形状。

进一步地，连接部位2~3mm。

进一步地，所述多桨叶船用螺旋桨模型的桨叶数量大于10片。

本发明具有如下技术效果：

本发明通过设置外环大工艺台、叶尖与外环大工艺台间的小工艺台设置，小工艺台将各桨叶叶尖与外环大工艺台相连，极大增强桨叶的刚性, 外环大工艺台和小工艺台不但用于支撑、夹紧零件，而且最主要的是它们与各桨叶叶尖直接或间接相连，对叶尖进行了有效的支撑，增强了数控加工时桨叶的刚性，保证了新型极弱刚性多桨叶船用螺旋桨水动力试验模型的数控加工刚性，确保了桨叶的刚性，确保了两面加工的角向定位，确保了加工过程中的装夹与支撑，采用此方法，可以高效高质量地完成新型多桨叶船用螺旋桨水动力试验模型的加工，该技术也可以推广应用到类似多桨叶弱刚性船用螺旋桨模型的加工中。

附图说明

图1 多桨叶船用螺旋桨模型示意图；

图2 本发明设计的毛坯主视图；

图3 本发明设计的毛坯侧视图；

图4 本发明设计的加工有小工艺台的毛坯示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本发明的一种多桨叶船用螺旋桨模型的数控加工方法作进一步阐述，但本发明的保护内容并不限于以下实施例。

实施例1

本发明提供的一种多桨叶船用螺旋桨模型的数控加工方法在多桨叶船用弱刚性螺旋桨的缩比模型中得到了成功的验证，加工的螺旋桨模型用于水动力试验。此新型几何型面船用螺旋桨桨叶大于10片，桨叶折弯度大，刀形桨叶，桨毂直径仅为螺旋桨直径的0.15倍，桨叶沿桨毂均匀分布。该多桨叶船用螺旋桨模型的数控加工方法包括如下步骤：

（1）设计毛坯，毛坯为包络多桨叶船用螺旋桨模型的圆柱形毛坯，圆柱形毛坯的下部圆柱外周有环形凸沿，形成一个外环大工艺台，该外环大工艺台上加工有径向对称的两个轴向通孔，用于保证两面加工时角向基准的一致，如图2和图3所示。

（2）在该外环大工艺台与各叶尖之间，设置小工艺台，如图4所示，将外环大工艺台与各桨叶叶尖相连，连接部位2～3mm。外环大工艺台和小工艺台不但用于支撑、夹紧零件，而且最主要的是它与各桨叶叶尖直接或间接相连，对叶尖进行了有效的支撑，增强了数控加工时桨叶的刚性。编制数控程序，数控程序仿真；

（3）五坐标高速铣粗加工、半精加工、精加工；

锯掉工艺台，钳修抛光。