小型整体叶轮及难切削材料高效加工技术_赵灿_9787118110173

本书内容分为两部分，共计9章。第1章~第5章主要介绍小型整体叶轮的数控制造，内容涵盖了整体叶轮的概念、分类、发展、基本结构、主要参数、工艺分析、数控编程、数控加工仿真以及整体叶轮加工质量检验。第6章~第9章主要介绍难切削材料高效加工技术，内容涵盖陶瓷刀具高速切削镍基高温合金切屑、切削力、刀具磨损以及已加工表面质量研究。书中介绍叶轮制造过程详尽，陶瓷刀具高效加工难切削材料研究内容全面，具有较强的实用性和指导性。
本书可以作为加工行业科技工作者的参考书，也可作为机械加工行业技术工人以及数控编程和操作相关人员的指导书。真诚地希望通过本书的介绍，读者可以掌握小型整体叶轮的制造、仿真、检验过程以及陶瓷刀具高效加工难切削材料技术，更深入地研究薄壁类复杂曲面加工以及高速加工机理，更好地应用高效加工技术。

航空工业在国家科学技术体系、工业体系及国民经济体系中占据重要地位，越来越多的国家视其为战略性产业。从科学技术发展角度看，航空工业是尖端技术发展的引擎，是国家技术综合实力的体现;从国家经济发展的角度看，航空工业是国家重要的出口创汇产业。因此，有较强经济实力的国家，都十分重视本国航空工业的发展。
航空整体叶轮是飞机发动机的心脏，是发动机透平端最重要的动力部件，其制造质量直接决定透平机械的能量转换效率、运行安全和使用寿命，因此它的加工技术一直是透平制造行业中的一个重要研究方向，其数字化设计制造水平代表着国家制造业核心竞争力。我国当前高性能、大推升比发动机大多依靠进口，其中关键制约因素在于缺乏成熟、成套的各类航空叶轮制造工艺技术，致使生产的航空叶轮精度难以满足设计要求，质量难以满足使用要求，效率难以满足市场需求。而整体叶轮通道狭窄而复杂，叶片扭曲，叶型曲面复杂，粗加工材料去除率大，加工过程容易发生干涉。本书第1章~第5章主要是为了指导更多的学生和专业技术人员在五轴高性能加工中心上进行复杂结构整体叶轮加工制造，并掌握整体叶轮成套切削工艺，解决在不同切削加工方式、不同切削参数下切削过程中的技术瓶颈。
镍基高温合金具有优良的热强性能、热稳定性能和热疲劳性能，是制造航空航天发动机与燃气轮机的叶轮、叶片等耐热薄壁类零部件的主要材料之一。由于镍基高温合金材料具有硬度高、传热差等特点，切削温度高、切削力大且波动大、变形复杂，是典型的难加工材料。目前，镍基高温合金复杂曲面切削成形的过程中，存在成本高、效率极低、刀具磨损严重、加工表面质量差、前后缘易过切、整体几何精度难以保证；复杂曲面检测过程中成本高、速度慢、余弦误差难以补偿、无法实现高曲率小半径过渡部位精确测量等共性基础问题。因此，镍基高温合金复杂曲面的高效、高精度切削与测量技术一直是国内企业界与学术界研究的热点。随着我国航空航天、电力工业快速发展以及《中国制造2025》的提出，迫切需要实现镍基高温合金复杂曲面高效、高精度的切削加工与精密测量以满足当今制造业的需求。本书第6章~第9章主要为研究高温合金的切削过程中切屑机理、切削力，探讨刀具磨损机理及已加工表面质量提供基础实验参考，为实现高温合金复杂曲面零件高效、精密加工与快速精密测量提供研究基础。本书内容将丰富和发展高端装备制造业基础理论，促进加工制造学科与数字化技术、测量控制等学科的交叉融合；对提升我国难加工材料复杂曲面零部件加工技术水平具有重要的理论意义和应用价值。
本书由黑龙江科技大学赵灿教授主持著。其中，第1章由赵灿、布光斌著，第2、3章由布光斌、郭延艳、刘玉波著，第4章由王学惠著，第5章由李景贺著，第6、7、8、9章由郭延艳著。王旭峰、冯明军、冯准、孙志、高志强等生产一线的高级工程师、工程师为本书试验、加工环节提供了大量的帮助。管云飞、奚望、施洋洋等研究生也为本书的数据分析提供了帮助。在此一并向他们表示衷心感谢！
感谢高档数控机床与基础制造装备科技重大专项（2010ZX04016_012）、国家自然科学基金（51075128、51405138 ）、数字制造装备与技术国家重点实验室开放课题项目（DMETKF2009004）和黑龙江省教育部科学技术重点项目（209036）等多年来对相关研究工作的支持！
限于作者的水平，书中难免会有纰漏和疏忽，敬请专家和读者批评指正。
赵灿
2015年6月

第1章绪论
1.1整体叶轮的概念及分类
1.1.1整体叶轮的概念
1.1.2整体叶轮的分类
1.2整体叶轮的发展概况
1.2.1国外整体叶轮的发展
1.2.2国内整体叶轮的发展
1.2.3整体叶轮的发展趋势
1.3整体叶轮制造
参考文献

第2章小型整体叶轮的基本知识

2.1轴流式小型整体叶轮的基本知识
2.1.1轴流式叶轮的基本结构
2.1.2叶型的几何参数
2.1.3叶栅的几何参数
2.1.4轴流叶轮能量损失的基本形式
2.2离心式小型整体叶轮的基本知识
2.2.1离心式整体叶轮的基本结构
2.2.2叶轮的主要结构参数
2.2.3离心叶轮能量损失的基本形式
参考文献

第3章小型整体叶轮的数控加工
3.1工艺分析
3.1.1典型轴流式整体叶轮加工工艺
3.1.2典型离心式整体叶轮的工艺分析
3.2五轴数控编程
3.2.1叶片加工轨迹规划
3.2.2轴流式整体叶轮数控编程
3.2.3离心式整体叶轮数控编程
参考文献

第4章小型整体叶轮数控加工仿真

4.1小型整体叶轮数控加工仿真的重要性
4.2小型整体叶轮数控加工仿真基本步骤
4.2.1虚拟机床的建模问题分析
4.2.2运用VERICUT进行虚拟机床建模的流程
4.3轴流式小型整体叶轮数控加工仿真
4.3.1轴流式小型整体叶轮加工用数控机床的构建
4.3.2轴流式叶轮加工程序的仿真流程
4.3.3叶轮加工仿真及干涉检查
4.4轴流式小型整体叶轮优化与试验加工
4.4.1优化原理
4.4.2优化步骤
4.5离心式小型整体叶轮数控加工仿真
4.5.1离心式小型整体叶轮机床建模
4.5.2离心式小型整体叶轮刀具建模
4.6离心式小型整体叶轮优化与试验加工
参考文献

第5章小型整体叶轮的检验

5.1整体叶轮测量技术概述
5.2整体叶轮测量方案
5.2.1整体叶轮的测量方案规划
5.2.2测量点的构造
5.2.3测头偏转方向的选取和测量路径的规划
5.3叶型检测的前期准备工作
5.3.1数模的处理
5.3.2坐标系的建立
5.4叶轮的测量程序的编制与运行
5.4.1轴流式叶轮的程序编制
5.4.2离心式叶轮的程序编制
5.4.3扫描程序编制中测头选取
5.4.4扫描程序编制中的采点密度
5.4.5扫描程序编制中的扫描速度
5.4.6测量程序的运行
5.5检测报告的输出
参考文献

下篇难切削材料高效加工技术

第6章陶瓷刀具高速切削镍基高温合金切屑分析
6.1高温合金的特性及其加工特点
6.1.1镍基高温合金的类型及应用
6.1.2GH4169的材料特性及加工特性
6.1.3陶瓷刀具材料特性
6.2镍基高温合金高速切屑研究
6.2.1切屑机理简介
6.2.2车削GH4169的切屑形态
参考文献

第7章高速切削镍基高温合金的切削力
7.1镍基高温合金GH4169铣削力研究
7.1.1试验条件及方法
7.1.2试验数据处理分析
7.1.3铣削力模型的建立

7.2镍基高温合金GH3039铣削力研究
7.2.1试验条件
7.2.2铣削力试验
参考文献

第8章陶瓷刀具高速加工镍基高温合金刀具磨损研究
8.1试验方案设计及磨损标准的建立
8.1.1试验方案设计
8.1.2刀具磨损模型的建立
8.1.3刀具使用寿命计算模型
8.2陶瓷刀具耐用度研究
8.2.1陶瓷刀具材质对刀具耐用度的影响
8.2.2切削温度与刀具寿命的影响分析
8.2.3铣削参数对刀具寿命的影响
8.3磨损机理研究
8.3.1陶瓷刀具铣削GH4169刀具磨损形态分析
8.3.2刀具磨损机理
8.3.3沟槽磨损研究
8.3.4切削线速度对沟槽磨损的影响
参考文献

第9章高速加工镍基高温合金GH4169已加工表面质量研究
9.1镍基高温合金GH4169表面粗糙度研究
9.1.1表面粗糙度
9.1.2高速铣削GH4169表面粗糙度试验
9.1.3表面粗糙度建模
9.2镍基高温合金GH4169表面形貌的研究
9.2.1表面形貌的纹理理论分析
9.2.2高速铣削GH4169表面形貌的试验研究
9.2.3表面形貌横向纹理建模
9.3镍基高温合金GH4169表面加工硬化研究
9.3.1加工硬化形成的机理
9.3.2加工硬化指标及测试方法
9.3.3加工硬化试验与结果分析
参考文献

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