案例分享-叶片加工实例

众所周知，以航空发动机、燃气轮机和蒸汽轮机为代表的透平式动力机械被称为工业的心脏，制造业皇冠上的明珠，其加工制造难度非常大。而透平叶片作为透平机械中的“心脏”，一般处在高温、高压、和腐蚀的介质下工作。则由于形状复杂，尺寸多样，材料难切削，对表面质量要求极高，故而对加工制造工艺的要求则更加苛刻。

为克服透平叶片的这些加工难点，赫克研发团队，经历6年开发出世界先进的UltiMotion高速加工软件。该高速加工软件，采用先进的算法，可以更精确控制刀尖路径，实现五轴刀具中心点精确管理，提高五轴联动的精度和加工速度；各轴参数独立调整，可以保证在切削排气边小圆弧时高速进给而不过切。而按照德国VDI3441标准精度设计，保证了叶片加工的精度和稳定性。赫克机床，已实现了对专用叶片加工的高精度和低成本替代。
由于叶片的材料采用难加工的高温合金，在切削过程中，对机床的刚性要求比较高，特别是主轴的刚性，直接关系到加工效率和表面质量。赫克机床采用有限元分析法设计的机床床身，极大的提高了机床的刚性；优化后的床身，也提高了其阻尼，在大切削时，可以有效的降低机床振动。
为了进一步提高叶片加工的精度，需要使用双驱A轴的方式进行加工。因为如果一端是A轴，而另一端是尾座的装夹方式，在A轴旋转时带动尾座随之旋转，就会使叶片，特别是细长型叶片，在未加工时就会产生变形。
赫克数控系统以智能化和开放性著称，其具有高度灵活性，因此，完全可以使用两个相同的转台，组成双驱结构，而基于UltiMotion功能的高级的参数调整模式，可以很好的实现两个A轴的同步性。
赫克机床的以上特性，再结合赫克五轴五联动系统，让高效、高精、低成本的叶片加工方案变成现实。

叶片粗加工
五轴机床价格贵，加工费用高，因此，考虑性价比，一般叶片的粗加工放在三轴机床或四轴机床上进行粗加工。在本案例中，采用四轴机床进行粗加工。
1.毛坯形式：毛坏采用方钢
2.机床：开粗机床采用赫克通用型3轴加工中心VM20i+A轴

针对粗加工，要求机床主轴刚性好，扭矩大，以实现大切削量。赫克VM20i机床，采用赫克自主设计、生产的机械主轴，具有高刚性、低故障率的特点。主轴采用BBT40接口形式，更提高了刀柄及主轴的连接刚性，可以更好的适应粗加工大切削量的特点。经过现场加工，赫克BBT40主轴的VM20i 立式加工中心，其主轴刚性与普通三轴通用型加工中心BT50主轴刚性相当，加工效率也与普通三轴通用型加工中心BT50相当，而粗加工后的尺寸稳定性却远远比普通三轴通用型加工中心BT50主轴机床优秀。

3. 装夹方式：根据该叶片结构特点采用一夹一顶的装夹方式。

4. 工艺安排：
1）叶根部分加工
叶根部分，由于有四个平面，且平面具有平行度要求，因此，采用了三轴+转台的加工方式。首先采用圆鼻刀快速切除多余毛坯，然后采用方肩铣刀进行平面加工，通过四轴旋转，保证平面的对称度

2）汽道部分加工
汽道部分，毛坯状态为方钢，切削余量很大。为了提高加工效率，首先采用圆鼻刀快速切除多余毛坯，因为赫克机床具有很高的刚性，可以给较大的吃刀量和较快的进给速度，以实现高效去除余量；然后采用球刀进行转接面处加工。汽道部分留1mm余量给精加。
粗加后，经检测，尺寸精度合格，毛坯余量均匀。

以上是使用赫克通用型加工中心+A轴进行叶片粗加工的案例分析。