鈦合金葉輪葉片與五軸加工銑削刀具方案

法蘭肯（FRANKEN）在葉輪銑削領(lǐng)域積累了豐富的加工經(jīng)驗(yàn)，可以根據(jù)客戶的產(chǎn)品類型、材料及葉輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為客戶推薦最合適的加工工藝和刀具方案。

葉輪葉片加工的工藝特點(diǎn)

鈦合金葉輪是離心壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)及航空發(fā)動機(jī)等動力機(jī)械的核心部件（見圖1），其加工技術(shù)一直是研究的焦點(diǎn)。整體葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 加工易產(chǎn)生碰撞干涉， 傳統(tǒng)的鑄造成型、脫蠟鑄造等難保證葉片、流道以及葉片與輪轂圓角處的加工質(zhì)量 。

鈦合金葉輪葉片加工，采用五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子及大型柴油機(jī)曲軸等加工的唯一手段。它是一種科技含量高、精密度高且專門用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床，因其具備有效避免干涉、可側(cè)銑直紋面及切削狀態(tài)好等優(yōu)點(diǎn)，從而提高整體葉輪加工效率和質(zhì)量。

五軸數(shù)控加工對于采用合理的工藝、加工策略和編程提出了更高的要求，因此具有強(qiáng)大處理功能的C A M軟件（如HYPERMILL、NREC等）是高效、高質(zhì)量加工葉輪葉片的另一 個重要條件。隨著CAM軟件的飛速發(fā)展，也使得葉輪加工采用新工藝，刀具商發(fā)展全新一代刀具成為可能。

一攬子高效加工方案FRANKEN公司近百年的發(fā)展中，始終密切關(guān)注并追蹤最新科技，不斷發(fā)展高性能的銑刀以滿足不同行業(yè)客戶不斷提高的高質(zhì)量、高精度和高效率的要求。

為適應(yīng)葉輪葉片這類復(fù)雜的五軸加工，F(xiàn)RANKEN公司發(fā)展出一系列高性能、高精度的立銑刀、球頭銑刀、錐度球頭銑刀及環(huán)形段落銑刀等專用Turbine刀具，以使客戶能夠在多軸機(jī)床上加工復(fù)雜零件，以及有時近乎苛刻的提效要求得以滿足。因此公司與軟件商Openmind、機(jī)床商（如五軸機(jī)床ALZMETALL和HERMLE）等緊密合作，F(xiàn)RANKEN可以為葉輪葉片客戶獲得包括最適宜刀具、加工參數(shù)和編程工藝在內(nèi)的一攬子高效加工方案（見圖2）。

1、葉輪葉片粗銑刀01

相對于鋁材料、不銹鋼、鈦合金及航空發(fā)動機(jī)行業(yè)的鎳基合金材料的葉輪加工，對于刀具提出了更高的要求。有鑒于此，F(xiàn)RANKEN推出了Tinox-Cut波刃立銑刀和圓鼻銑刀（高金屬去除率）。

（1）刀具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍：采用強(qiáng)韌的刀具幾何角度、特殊槽形與精心研發(fā)的特殊涂層及中心內(nèi)冷等措施，獲得較高的進(jìn)給速度，提高銑刀的壽命。在加工工藝方面，F(xiàn)RANKEN理念為不采用相對高的轉(zhuǎn)速以獲得相對高的進(jìn)給來提高效率，而是傾向于粗加工時低轉(zhuǎn)速、大切深、較大切寬的方式來加工；在條件允許的情況下，采用擺線式加工的方式粗加工葉片和葉輪流道。

（2）應(yīng)用于葉輪銑削對刀路的要求：立銑刀開粗需要確保刀具銑削時保持正拖刀角狀態(tài)，刀軸矢量光順，沒有突變。在歐洲兩家著名的航空發(fā)動機(jī)公司，TiNox系列粗加工銑刀（見圖3）表現(xiàn)非常成功，獲得了客戶的認(rèn)可。

2、葉輪葉片粗銑刀02

Tinox-Cut波刃錐度圓鼻或球頭銑刀（專用于狹小區(qū)域）如圖4所示。

（1）刀具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍：多功能刀具，3刃設(shè)計(jì)，粗型斷屑槽。適合難切削材料。

（2）應(yīng)用于葉輪銑削對刀路的要求：刀路光順、中開槽、分層銑和側(cè)銑（見圖5）。多種規(guī)格的錐度小直徑銑刀，能夠更多的去除狹小空間、葉根處的余量。盡可能地壓縮非 機(jī)械手段的加工時間。

3、葉輪葉片精銑刀01——錐度球頭銑刀

在鈦葉輪葉片精加工中，錐度球頭銑刀扮演著十分重要的角色，工藝成熟可靠。

（1）刀具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及應(yīng)用范圍：多功能刀具，3刃設(shè)計(jì)，精加工幾何設(shè)計(jì)，尤其適合難切削材料，用于所有韌性材料（見圖6）。

（2）應(yīng)用于葉輪銑削對刀路的要求：刀路光順，可以側(cè)銑加工直紋葉片和點(diǎn)銑自由曲面葉片。

4、葉輪葉片精銑刀02——環(huán)形段落銑刀

FRNAKEN于2016年正式向全球市場推出了全新的精加工銑刀——環(huán)形段落銑刀（亦稱鼓形銑刀）。

刀具特點(diǎn)是每把刀的切削區(qū)域是個大圓弧段，在曲面加工提供了新的高效加工的可能性，大圓弧段模擬了一把切削直徑為6～500mm甚至更大的球頭銑刀，能夠使用更大步距刀具路徑，由此，在提高工件表面質(zhì)量的同時，加工時間也被顯著減少。這些刀具主要用在像渦輪葉片、葉輪葉片、葉盤葉片及輪胎模具的生產(chǎn)上。非常重要的一點(diǎn)，客戶的CAM系統(tǒng)必須能夠支持，計(jì)算環(huán)形段落銑刀的幾何形狀。其中，Hypermill軟件（Openmind）和FRNAKEN刀具完美結(jié)合，只需要在軟件中輸入相關(guān)刀具外形尺寸就能模擬成刀具外形，這為編程提供極大便利。當(dāng)然，其他編程軟件如NREC等也可實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。

在國內(nèi)某客戶的實(shí)際應(yīng)用中，加工曲面零件表面粗糙度值遵照客戶要求R a =1.6μm，接刀紋路用手觸摸無觸感，在轉(zhuǎn)速和進(jìn)給不變的情況下，用傳統(tǒng)球頭銑刀a P =0.3mm，a e =2mm，采用環(huán)形段落銑刀a P =8mm，a e =0.5mm加工效率提高20倍左右，大大地減少客戶加工時間（見圖7、圖8）。

FRANKEN以德國公司一貫嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度，精密制造的Turbine系列葉輪葉片加工銑刀為客戶加工提供了保證。當(dāng)2017年9月EMO展后，F(xiàn)RANKEN更將推出全新一代的Turbine系列。

“工欲善其事，必先利其器”！FRANKEN公司將為您提供這樣的“利器”，成為您的合作伙伴。