鈦合金葉輪葉片與五軸加工銑削刀具方案

法蘭肯（FRANKEN）在葉輪銑削領域積累了豐富的加工經驗，可以根據客戶的產品類型、材料及葉輪的結構特點，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

鈦合金葉輪是離心壓縮機、鼓風機、水輪機、汽輪機及航空發動機等動力機械的核心部件（見圖1），其加工技術一直是研究的焦點。整體葉輪結構復雜， 加工易產生碰撞干涉， 傳統的鑄造成型、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量 。

鈦合金葉輪葉片加工，采用五軸聯動數控機床系統是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發電機轉子、汽輪機轉子及大型柴油機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雜曲面的機床，因其具備有效避免干涉、可側銑直紋面及切削狀態好等優點，從而提高整體葉輪加工效率和質量。

五軸數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，因此具有強大處理功能的C A M軟件（如HYPERMILL、NREC等）是高效、高質量加工葉輪葉片的另一 個重要條件。隨著CAM軟件的飛速發展，也使得葉輪加工采用新工藝，刀具商發展全新一代刀具成為可能。

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

為適應葉輪葉片這類復雜的五軸加工，FRANKEN公司發展出一系列高性能、高精度的立銑刀、球頭銑刀、錐度球頭銑刀及環形段落銑刀等專用Turbine刀具，以使客戶能夠在多軸機床上加工復雜零件，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、機床商（如五軸機床ALZMETALL和HERMLE）等緊密合作，FRANKEN可以為葉輪葉片客戶獲得包括最適宜刀具、加工參數和編程工藝在內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、鈦合金及航空發動機行業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，FRANKEN推出了Tinox-Cut波刃立銑刀和圓鼻銑刀（高金屬去除率）。

（1）刀具的設計特點及應用范圍：采用強韌的刀具幾何角度、特殊槽形與精心研發的特殊涂層及中心內冷等措施，獲得較高的進給速度，提高銑刀的壽命。在加工工藝方面，FRANKEN理念為不采用相對高的轉速以獲得相對高的進給來提高效率，而是傾向于粗加工時低轉速、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，刀軸矢量光順，沒有突變。在歐洲兩家著名的航空發動機公司，TiNox系列粗加工銑刀（見圖3）表現非常成功，獲得了客戶的認可。

2、葉輪葉片粗銑刀02

Tinox-Cut波刃錐度圓鼻或球頭銑刀（專用于狹小區域）如圖4所示。

（1）刀具的設計特點及應用范圍：多功能刀具，3刃設計，粗型斷屑槽。適合難切削材料。

（2）應用于葉輪銑削對刀路的要求：刀路光順、中開槽、分層銑和側銑（見圖5）。多種規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）刀具的設計特點及應用范圍：多功能刀具，3刃設計，精加工幾何設計，尤其適合難切削材料，用于所有韌性材料（見圖6）。

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

4、葉輪葉片精銑刀02——環形段落銑刀

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

刀具特點是每把刀的切削區域是個大圓弧段，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上。非常重要的一點，客戶的CAM系統必須能夠支持，計算環形段落銑刀的幾何形狀。其中，Hypermill軟件（Openmind）和FRNAKEN刀具完美結合，只需要在軟件中輸入相關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。當然，其他編程軟件如NREC等也可實現相關功能。

在國內某客戶的實際應用中，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，在轉速和進給不變的情況下，用傳統球頭銑刀a P =0.3mm，a e =2mm，采用環形段落銑刀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以德國公司一貫嚴謹認真的態度，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2017年9月EMO展后，FRANKEN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。