整體葉輪是渦輪式發動(dòng)機、渦輪增壓發動(dòng)機的核心部件。它在能源動(dòng)力、航空航天、石油化工、冶金等行業(yè)中(zhōng)均有廣泛的應用，是具有代表性的，且造型比較規範的、典型的通(tōng)道類複雜零件。其型面的加工手段、加工精度和(hé)加工表面質量直接影響發動(dòng)機的空氣動(dòng)力性能和(hé)機械效率，對發動(dòng)機性能有決定性的影響。整體葉輪因其曲面的複雜性和(hé)加工精度高，使其成為典型的難加工零件。随着市場對渦輪發動(dòng)機的需求越來越大，實現整體葉輪的高效加工也愈發必要。目前整體葉輪常見的材料有鋁合金、钛合金、不鏽鋼等。葉輪加工的複雜性主要在于葉片的曲面造型很複雜，五軸數控銑削加工柔性好,加工效率高,适用廣泛,是整體葉輪加工常用的方法之一。根據葉輪的曲面形狀的不同，在數控機床上加工時通(tōng)常采用兩類方法,分别為點銑法和(hé)側銑法。由于整體葉輪的形狀比較複雜，葉片的扭曲大，加工極易發生幹涉，因此其加工的難點在流道、葉片的粗、精加工。在整體葉輪的數控加工過程中(zhōng)，為了盡量減少(shǎo)由于刀具引起的過切和(hé)幹涉，且在加工較窄流道時刀具仍能有較好的剛性。

為了使葉輪滿足氣動(dòng)性的要求，葉片常采用大扭角、根部變圓角的結構，這給葉輪的加工提出了更高的要求。整體葉輪加工技術(shù)要求包括尺寸、形狀、位置和(hé)表面粗糙度等幾何方面的要求，也包括機械、物理和(hé)化學性能的要求。葉輪葉片必須具有良好的表面質量，精度一般集中(zhōng)在葉片表面輪毂的表面和(hé)葉根表面,表面粗糙度值應小于Ra0.8μm。為了滿足上述要求，整體葉輪在加工過程中(zhōng)常會遇到以下(xià)幾種問(wèn)題：①整體葉輪流道較窄，葉片相對較長，剛度較低，屬于薄壁類零件，加工過程極易變形。在加工過程中(zhōng)，由于自身結構和(hé)外部切削力的作用，流道的入口和(hé)葉片上端會産生震紋。為了保證整體葉輪的表面質量，需要刀具有足夠剛性、合适的鋒利程度還能有足夠的排屑空間。②流道最窄處葉片深度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過刀具直徑，相鄰葉片空間極小，在清角加工時刀具直徑較小，刀具容易折斷。③整體葉輪曲面為自由曲面，流道窄，葉片扭曲比較嚴重，并且有明顯的後仰趨勢,加工時極易産生幹涉，加工難度較大。有些葉輪由于有副葉片，為了避兔幹涉，要分段加工曲面，因此，保證加工表面的一緻性也有困難。④考慮到整體葉輪在實際工作中(zhōng)高速旋轉，轉速達10000-50000轉，要防止震動(dòng)并降低噪聲，既要節約加工節拍，又要保證切削的平穩性和(hé)對稱性。

要求

葉輪加工對加工工具的要求主要在：

1.避幹涉性能好

2.剛性好，不振刀，不掉刀 

問(wèn)題

在五軸加工中(zhōng)心上對葉輪進行銑削加工時，主要需要改善以下(xià)幾個(gè)問(wèn)題：

1.切削效率低，無法提高切削效率；

2.振刀，在加工過程中(zhōng)，由于動(dòng)态切削受力不均，極易産生振刀現象；

3.掉刀，在加工過程中(zhōng)，會出現刀具被不知不覺拔出的現象，從而會造成過度銑削，導緻零件報廢。

目前在整體葉輪加工領域，熱裝刀柄以其顯著的避幹涉優勢獲得使用者青睐。然而因為熱裝刀柄自身結構過剛，無法減少(shǎo)或消除加工中(zhōng)産生的振動(dòng)；且随着使用時間增加，刀柄本身夾持力會逐漸減小，因而産生掉刀現象使得零件質量無法合格。正是由于夾持的不穩定性，切削參數很難提高，切削效率受到桎梏。

思路(lù)

APC刀柄因其蝸杆驅動(dòng)式機械結構而具有超強的夾持力以及優越的抗振性能。同時它的避幹涉性能不輸于熱裝刀柄。通(tōng)過使用APC刀柄解決掉刀隐患，改善加工質量，同時提高加工效率，縮短(duǎn)加工時間，提高産能，是整體葉輪加工領域工藝優化的新思路(lù)。

夾持直徑範圍：

夾持直徑範圍：2-14mm或2-20mm

總長度 120 mm 

(以HSK63 + BT40為例,A為主軸端至刀柄前端)

可(kě)配置帶銷夾緊套，

絕對安全可(kě)靠4.5°極小錐度

精度高、阻尼性能好

理想的力矩傳遞

刀具内部冷(lěng)卻液壓力高

100bar時依然100%無冷(lěng)卻液洩漏

可(kě)通(tōng)過增加外部冷(lěng)卻設備以達到沖洗效果

實驗對比

機      床：某國産五軸加工中(zhōng)心

刀      具：16mm硬質合金銑刀

冷(lěng)卻方式：外部冷(lěng)卻

工件材料：钛合金F300

熱裝刀柄 VS 蝸杆驅動(dòng)式APC刀柄

用熱縮刀柄夾持直徑為16mm的硬質合金銑刀，在五軸加工中(zhōng)心上做動(dòng)态銑削，冷(lěng)卻方式為外冷(lěng)。一個(gè)标準産品九個(gè)葉片，每個(gè)葉片加工耗時約85分鐘，九個(gè)葉片約加工765分鐘，每加工三個(gè)葉片換一把銑刀。在設備及刀路(lù)狀況完全不變的狀況下(xià)，用APC刀柄去代替原本使用的熱裝刀柄，并且提高切削參數，以達到提高效率的目的。

使  用  效  果：

1. 使用APC刀柄以後，加工效率提高近38%，刀具損耗并無明顯變化。

2. 使用APC刀柄以後，無掉刀現象發生。

3. 使用APC刀柄以後，在提高加工參數的狀況下(xià)，振動(dòng)也得到明顯減弱。