五轴加工巅峰竞技，欧美日各尽洪荒之力展示叶轮叶片加工绝技

　　叶轮叶片，是航空发动机、汽轮机等装置核心的部件。叶轮既指装有动叶的轮盘，又指轮盘与安装其上的转动叶片的总称。在航空发动机中的涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，而被称为第一关键零件。

　　由于其复杂的曲面结构，以及近乎苛刻的应用环境，使得叶轮叶片成为最为典型的难加工结构件。叶轮叶片加工，素有“五轴加工的巅峰竞技场”之说，可见其在机加工技术上的典型代表作用，其先进的加工方案，深受国内外技术达人们的关注与追捧。

　　针对航空航天叶轮叶片加工难题，今天小编也是尽了洪荒之力为大家搜罗了来自欧美日五个国家的先进解决方案，分别从软件设计制作模组、航空叶片加工、耐高温刀具加工工艺、刀具夹紧系统、切削液五个方面进行了精彩讲解，供大家共同学习，共同进步。对相关解决方案感兴趣的粉丝，可以在文章最下面评论区留言，小编收到后会第一时间反馈给相关企业，为大家提供更多详细资料，留言格式：公司名+姓名+E-mail+感兴趣企业名称。(注：考虑到个人隐私问题，此类留言不会前台显示)　　

先让我们来欣赏一段精彩的加工视频↓↓↓

hyperMILL叶轮加工视频

　　视频精彩吧，让我们一起了解下各种经典加工解决方案：

德国OPEN MIND——hyperMILL叶轮加工模组

　　使用全新的hyperMILL叶轮加工专业模组，使叶轮、叶盘的加工变的前所未有的简单。整合的自动化功能将减少大量的参数设定时间。简单快捷的可视化视图，提醒操作页面确保上手的速度。更重要的是，可靠的干涉检查及自动避让功能保证工艺的安全性和加工效率。

hyperMILL叶片加工视频

　　★ 全面性：采用此专用的模组，加工叶轮所需要的全部策略可以在弹指间定义完成。包含有诸如：叶轮粗加工，叶轮插铣式粗加工，叶轮流到面加工，叶片加工及边缘加工等。这些加工策略中也包含了更多的特殊应用。

　　★ 简明扼要：自动化的功能只需要您键入最少的价格参数定义，基于图形化的操作界面使参数的定义更加的便捷。这就意味着编程的工作不需要有太多的加工经验及工艺基础。

 

　　★ 通用性数据：CAD的数据不需要严格的几何限定，CAD的通用数据意味着可以使用的加工策略得以运用。完全没有必要籍由其他的CAM产品进行辅助，此外，叶轮策略使锥度刀，圆球刀，圆鼻刀的运用得以实现。

　　★ 快速：hyperMILL以特征识别加工技术著称，特征的定义可以涵盖整个叶轮加工模组。将几何定位类似的叶轮以外部VIA的方式输入，参数可以反复连续的进行使用。随后的图形设计变更或新的程序编制在弹指间实现。

　　★ 安全无懈可击：强劲的刀具容许高进给参数。实践证明 hyperMILL的高水准干涉避让检查功能无懈可击。在操作的过程中可以对干涉的策略进行选择。最合理的刀轴角度保证最合理的刀具运用。

瑞典山高（SECO）——航空叶片加工案例

　　来自瑞典的山高刀具是全球切削刀具的领袖之一，在航空复合材料切削方面有着独特的技术优势。

　　JABRO于1976年在荷兰洛特姆成立，是山高（SECO）整体硬质合金铣削刀具的生产，研发，制造和技术应用中心。为山高（SECO）全球市场提供包括修磨在内的各种标准和特殊整体刀具解决方案，其先进的制造技术和高度的环保意识，确保JABRO可持续地开发和生产能够有效满足通用机械，模具，能源，医疗，尤其是航空航天领域内的客户需求。

　　HSM系列是JABRO针对高速加工（High Speed Machining）应用而开发的全系列整体硬质合金铣刀。由于其采用的纳米级碳化钨颗粒，比构成常规硬质合金刀具的碳化钨颗粒更细，可以实现锋利的切削刃口，除此以外，在对刀具表面进行了特殊处理后再镀上一层超薄的PVD镀层，不仅提高了刀具的整体性能，还保证的切削刃口的锋利度，在加工高温合金材料时表现由其出色。

在某航空发动机型的应用案例：

● 客　　户：某航空发动机厂

● 零件材料：GH4169

● 机　　床：C.B.Ferrari A156

● 冷却情况：冷却液（浇注式外冷却）

　　案例总结：

　　由于HSM系列的刀具锋利的切削刃口特性，在整个加工过程中切削稳定，叶片始终没有产生变形。从测量每个加工后的叶片尺寸来看，山高刀具的硬质合金铣刀在加工了7个叶片后的磨损量也只有0.02mm完全可以继续使用。

日本京瓷——铣刀加工叶片

　　叶片通常工作在高温，高压，高速等环境下，因此叶片必须具备耐高温，耐腐蚀，耐冲击，减震和抗裂等性能。国内飞机发动机常用变形高温合金进行制造，随着变形高温合金中铝、钛、和钨、钼含量的增加，材料性能持续提高，但是热加工性能却持续下降。

　　叶片是一类典型的自由曲面零件，加工这类零件时都有一个特点： 薄，加工时易变形，并且材质通常为不锈钢、蒙乃尔合金、INCONEL、钛和镍为基础的难加工合金材料，更增添了加工的困难度，同时对加工工艺与加工用的刀具提出了更高的要求。

　　叶片的质量直接影响到机组的运行效率和可靠性，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有着密切的关系。叶片的加工性较差；结构复杂；精度和表面质量要求高。

　　在叶片的加工中，叶片加工难点有以下3个方面：铣工艺围带处；叶根的加工；铣拉筋孔。

　　

　　叶根加工

　　按照叶片规格和精度的不同，叶根铣刀一般分为整体式和舍弃式两种类型。可对应粗-精加工以及成本控制的要求。

　　其中，整体式铣刀轮廓精度可以达到±0.01mm精度。

　　     

　　叶片线型粗铣

　　客户需求：改善崩刃问题，提高效率，降低成本。

　　对策：推荐客户采用MRX刀片舍弃式，圆弧铣刀加工叶片。改善加工中频繁出现的崩刃现象。

　　刀具型号：MRX32-S32-12-3T  RPGT1204MOER-SM PR1535

　　材质：X20Gr13-5  

　　参数：Vc=200m/min  f=0.35mm/rev ap=1.1~1.5mm

　　测试结果：加工后工件表面光滑,刀具未出现崩损现象，寿命可达9件以上，相比其他刀具寿命可提高2~3倍。

　　总结：MRX型铣刀采用大螺旋切刃设计，拥有较低的切削阻力。配合专门对应的铣削材质-PR1535以及新推出的低阻力S M断屑槽来提高刀尖耐用度和抗崩损性能、实现高效率加工。

　　叶片线型精铣

　　问题点：加工精度高，一般不允许换刀，对于寿命要求较高。

　　对策：

　　1. 大叶片采用MRX立铣刀，PR15系列纳米涂层保证高寿命

　　2. 小叶片采用整体铣刀加工，京瓷纳米复合结构涂层的纳米铝基化合物晶体镶嵌在N系基体材料体内。基体材料将阻止晶体迁移。涂层硬度可以达到50GPa以上，保持优异的韧性。

　　测试结果：成功达成客户要求

瑞士REGO-FIX—— powRgrip刀具夹持系统

　　对机加工而言，工艺可靠性占据着至高无上的地位。因为恒定的夹紧力是不可或缺的要素，那么所采用的刀具夹持系统就有着重要的意义。

　　REGO-FIX 的powRgrip 系统被特殊设计用于磨削加工。同时这个刀柄系统也被频繁用于那些要求更少刀具磨损和杰出的减振效果，特别是那些磨削和轻度粗加工的场合，它能够在不加热刀具的情况下夹紧刀具，从而使刀具在夹紧过程后能直接用于机器中。

powRgrip产品介绍

● 装卸刀无需加热，装刀时间小于8秒

● 在3×D 处，径向跳动T.I.R ≤3μm

● 经20000次的刀具更换（使用10年以上），仍能保持最高的夹持力和最佳径向跳动精度

● 高减振阻尼性

● 灵活性高，可夹持所有材质的刀具

● 刀具高度调节重复定位≤10μm

　　加工案例：

 　　REGO-FIX 的powRgrip 系统经得起Liechti Engineering考验。机床制造商Liechti Engineering选择了powRgrip系统，让切削加工达到极限境界。

　　Liechti Engineering 的CAM 应用高级工程师 Simon Trummer 说。“我们自行完成所有涡轮叶片的精加工时优先采用的都是 powRgrip 系统。它的减振特性让我们拥有完全无缺陷的表面质量。” 

　　Liechti Engineering 作为活跃全球的家族企业，开发和生产高动态铣削加工中心以及用于加工涡轮叶片、叶轮和叶盘等复杂曲面流体型材的CAM 软件。在设定作业的情况下完整加工复杂涡轮叶片和叶盘的全过程方面，Liechti 是当知无愧的技术领军企业。为了避免发生夹持错误，降低装备风险，在设定作业的情况下进行高动态粗加工和精加工能够显著提高涡轮叶片和叶盘的精度及其生产效率。Liechti Engineering 的产品特别深得能源生产和航空企业的青睐，这些企业对精度、质量和生产率具有最高的要求。其客户包括阿尔斯通、通用电气、普惠、劳斯莱斯和西门子。

除了应用在航天航空领域以外，powRgrip 刀柄还应用于医药、3C 行业等。

近日，Facebook 硬件实验室的开办，就是用的powRgrip 刀柄。

美国奎克——切削液

　　切削液包括水基切削液（又名水溶液），油基切削液（又名切削油）和乳化液三大类。虽然超硬刀具特别是立方氮化硼刀具材料和金刚石刀具材料的出现，干式切削得以实现，形成了绿色切削革命，但在数控切削过程中，合理使用切削液对提高加工效率、改善加工质量、延长刀具寿命等均具有十分重要的作用，所以目前大部分金属加工领域仍然不可避免的使用切削液，现基于应用角度浅谈切削液及其选用方法。

　　一家知名航空发动机制造商生产军用飞机钛制涡轮叶片，其使用的设备是Makino高速切削加工中心。起初，他们使用一家竞争品牌的切削液产品，用去离子水配液。使用过程中暴露出以下问题：

● 表面清净性（粘性残留）

● 泡沫问题

● 刀具寿命低

● 切削液消耗量过大

● 污垢/废屑聚集

● 化学品处理费用超出预期

　　奎克推荐了QUAKERCOOL 370 KLG，该产品基于奎克专利合成酯和乳化技术，并且不含氯。

　　效果：

　　使用QUAKERCOOL 370 KLG后收到了显著效果 ，即节省下的开支相当于年切削液支出的13倍。

　　通过使用QUAKERCOOL 370 KLG   还带来了如下效益：符合环境标准；由于不需换液，浪费为零；更易于被操作人员接收。

　　设备与流程信息

　　应用领域：

　　QUAKERCOOL 370 KLG基于先进的合成酯技术，适用于钛、铝、钢合金钢和铸铁的加工。QUAKERCOOL 370 KLG适合所有常规金属加工应用，同时也适用于如下要求较高的加工操作：钻孔、缓进给磨削、枪孔、滚铣、Mapal 扩孔、替代纯油、攻丝、涡轮机加工。

　　客户参考：

　　罗尔斯-罗伊斯航空（通过CSS 129/131(Type A)许可  ）、福特新发动机项目（通过 116778 C2毒理学许可）、Allied Signal、Cosworth Engines、康明斯、GKN、珀金斯、丰田、TRW。

　　成本效益分析：

　　金属加工液在金属加工过程总支出中仅占很低的比例，通常不超过1%。因此正确选择金属加工液就显得更为重要。金属加工液带来的效益可以是其本身价格的若干倍，这使得其成本更显得微不足道。正因为如此奎克专注于开发高品质金属加工液，并帮助您提升竞争力。

　　感兴趣的金粉，可以在文章右下角评论区留言，小编收到后会第一时间反馈给相关企业，为大家提供更多详细资料，留言格式：公司名+姓名+E-mail+感兴趣企业名称。

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