開式整體葉盤葉片銑削加工方法技術

本發明專利技術公開了一種開式整體葉盤葉片銑削加工方法，包括：流道開粗：通過球頭銑刀側刃點加工，從整體葉盤毛坯的每個流道中間向該流道左右兩側相鄰的葉片交替進行銑削，使前緣角、后緣角及葉身留有均勻、相等的精加工余量；葉片型面精加工：首先，從葉片的端部開始在葉片深度方向上逐層進行半精加工，每層在葉片深度方向上的半精加工包括在葉片橫截面方向上的M層半精銑，當葉片深度方向上的半精加工進行L層后開始從葉片的端部進行N層葉片深度方向上的精加工，之后，半精加工和精加工循環交替進行，即每進行一層葉片深度方向上的半精加工后進行N層葉片深度方向上的精加工，當最后一層半精加工完成后，繼續進行精加工至完成整個葉片型面的加工。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于航空發動開式整體葉盤數控銑削加工制造技術，涉及一種開式整體葉盤葉片銑削加工方法。
技術介紹
20世紀80年代中期，西方航空發動機制造強國為滿足研制新型高性能、高推重比航空發動機的需求，設計出一種創新性核心結構------整體葉盤。整體葉盤是將傳統分離的轉子葉片和輪盤做成一個整體，省去了傳統連接用的榫頭、榫槽和鎖緊裝置，減少了結構重量和零件數量，避免了榫頭氣流損失，使發動機結構大為簡化，性能和可靠性進一步提高。整體葉盤具有葉片薄、扭曲度大、葉展長、受力易變性、葉片間的通道窄而深、開敞性差等結構特點，而且整體葉盤毛坯材料一般采用鈦合金和高溫合金等難加工材料，從而決定了整體葉盤的可加工性極差。目前，國內外廣泛采用五軸數控銑削方法來加工整體葉盤。但是由于整體葉盤葉片結構復雜、加工精度要求高、葉片型面為空間自由曲面等原因，加工過程中易出現變形、顫紋、分段加工易出現接刀痕從而使加工精度達不到設計要求。因此，需要探索新型工藝方法來滿足要求。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術的目的是提供一種開式整體葉盤葉片銑削加工方法，以滿足整體葉盤葉片設計要求。本專利技術提出的一種開式整體葉盤葉片銑削加工方法，它包括以下步驟：a.流道開粗：通過球頭銑刀側刃點加工，從整體葉盤毛坯的每個流道中間向該流道左右兩側相鄰的葉片交替進行銑削，在流道開粗過程中既銑削流道部分的材料，又切除前緣角和后緣角部分的材料，使前緣角、后緣角及葉片的葉身留有均勻、相等的葉片型面精加工余量；b.葉片型面精加工：包括半精加工和精加工，首先，從葉片的端部開始，在葉片深度方向上逐層進行半精加工，每層在葉片深度方向上的半精加工包括在葉片橫截面方向上的M層半精銑，當葉片深度方向上的半精加工進行L層后開始從葉片的端部進行N層葉片深度方向上的精加工，每層在葉片深度方向上的精加工包括在葉片橫截面方向上的P層精銑，之后，半精加工和精加工循環交替進行，即每進行一層葉片深度方向上的半精加工后進行N層葉片深度方向上的精加工，半精加工的深度始終大于精加工的深度，當最后一層半精加工完成后，繼續進行精加工至完成整個葉片型面的加工，L、M、N、P均為整數且≥1。進一步地，銑刀采用硬質合金錐形球頭銑刀。進一步地，流道開粗時，第一刀為滿刀切削，進給量小于設定的標準銑削值。進一步地，流道開粗中，前緣角、后緣角及葉身留有的葉片型面精加工余量為2mm～5mm。進一步地，葉片型面精加工中，半精加工為精加工均勻留有0.2mm～0.5mm的余量。進一步地，整體葉盤毛采用鍛造毛坯。進一步地，P＝1。本專利技術開式整體葉盤葉片銑削加工方法，在流道開粗完成后，整個葉片型面仍保留有相當大的精銑余量，因此整個對葉片型面精加工的過程仍不屬于薄壁件加工范疇，在整體葉盤葉片型面精加工過程中，采用半精加工與精加工混合的加工策略，即流道開粗完成后，先進行一段半精加工，然后半精加工與精加工交替銑削，直至完成整個切削過程，半精加工和精加工的交替循環進行可以很好地保證整個加工過程葉片具有足夠的剛性，可以克服加工過程中葉片的變形和由于葉片剛性不足造成的顫紋現象，同時可以避免現有加工方法中分段加工產生的接刀痕問題。采用本專利技術的技術方案針對開始整體葉盤弱剛性葉片的銑削加工而提出，可以使加工的整體葉盤葉片滿足設計的要求，本專利技術的技術方案是整體葉盤數控銑削工藝中的關鍵性技術。本專利技術既可以被廣泛應用在整體葉盤(鋁合金、不銹鋼、鈦合金和高溫合金整體葉盤)葉片銑削加工過程中，也可以應用到其他薄壁大懸伸零件的加工過程中。實踐證明本專利技術中的技術方案是航空發動機整體葉盤葉片成型的關鍵技術，在提高整體葉盤加工質量和加工效率方面有顯著效果，并且產生了巨大地經濟效益。上述說明僅是本專利技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本專利技術的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。附圖說明圖1為本專利技術開式整體葉盤葉片銑削加工方法中流道開粗的結構及刀具軌跡示意圖，其視圖方向為從葉尖(即葉片端部)往輪轂方向；圖2為本專利技術開式整體葉盤葉片銑削加工方法中葉片型面精加工的及刀具軌跡結構示意圖，其視圖方向為從葉尖(即葉片端部)往輪轂方向；圖3為本專利技術開式整體葉盤葉片銑削加工方法中葉片型面精加工的及刀具軌跡結構示意圖，其視圖方向為從前緣角往后緣角方向；其中：1-葉片；2、前緣角；3、后緣角；4、葉身；5、流道開粗刀具軌跡；6、半精加工刀具軌跡；7、精加工刀具軌跡；8、輪轂；9、圍帶。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。實施例：一種開式整體葉盤葉片銑削加工方法，它包括以下步驟：a.流道開粗：通過球頭銑刀側刃點加工，從整體葉盤毛坯的每個流道中間向該流道左右兩側相鄰的葉片交替進行銑削，從而去除整體葉盤毛坯的大部分材料。優選地，整體葉盤毛采用鍛造毛坯。流道開粗時，第一刀為滿刀切削，進給量小于設定的標準銑削值。結合快銑的加工思想：小吃刀量、大進給、大轉速，以提高流道開粗的加工效率。在流道開粗過程中既銑削流道部分的材料，又切除前緣角和后緣角部分的材料，使前緣角、后緣角及葉片的葉身留有均勻、相等的葉片型面精加工余量。在一種更為優選的實施方案中，前緣角、后緣角及葉身留有的葉片型面精加工余量為2mm～5mm。b.葉片型面精加工：包括半精加工和精加工。首先，從葉片的端部開始，在葉片深度方向上逐層進行半精加工，每層在葉片深度方向上的半精加工包括在葉片橫截面方向上的M層半精銑。半精加工為精加工均勻留有0.2mm～0.5mm的余量。需要說明的是，葉片橫截面即為與圖1和圖2中的紙面所在平面相平行的平面，葉片深度方向為圖3中的空心箭頭所示方向。當葉片深度方向上的半精加工進行L層后開始從葉片的端部進行N層葉片深度方向上的精加工，每層在葉片深度方向上的精加工包括在葉片橫截面方向上的P層精銑。之后，半精加工和精加工循環交替進行，即每進行一層葉片深度方向上的半精加工后進行N層葉片深度方向上的精加工，也就是說，進行L+1層葉片深度方向上的半精加工后進行第N+1層至第2N層葉片深度方向上的精加工，再進行L+2層葉片深度方向上的半精加工后進行第2N+1層至第3N層葉片深度方向上的精加工，再進行L+3層葉片深度方向上的半精加工后進行第3N+1層至第4N層葉片深度方向上的精加工，依次類推。半精加工的深度始終大于精加工的深度，也就是說，無論何時，半精加工的累計加工深度始終要比精加工的累計加工深度要深。當最后一層半精加工完成后，繼續進行精加工至完成整個葉片型面的加工。上述的L、M、N、P均為整數且≥1，其中P優選為1。如附圖1至附圖3所示的本實施例中，流道開粗為葉片表面均勻留有2.25mm余量，半精銑余量為2mm。每層在葉片深度方向上的半精加工包括在葉片橫截面方向上的3層半精銑，每層在葉片深度方向上的精加工只在葉片橫截面方向上進行1層精銑，可參照附圖2。當葉片深度方向上的半精加工進行4層后開始從葉片的端部(葉尖部位)進行3層葉片深度方向上的精加工。之后，每進行一層葉片深度方向上的半精加工后進行3層葉片深度方向上的精加工。當最后一層半精加工完成后，繼續進行精加工至完成整個葉片型面的加工本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開式整體葉盤葉片銑削加工方法，其特征在于：它包括以下步驟：a.流道開粗：通過球頭銑刀側刃點加工，從整體葉盤毛坯的每個流道中間向該流道左右兩側相鄰的葉片交替進行銑削，在流道開粗過程中既銑削流道部分的材料，又切除葉片的前緣角和后緣角部分的材料，使前緣角、后緣角及葉片的葉身留有均勻、相等的葉片型面精加工余量；b.葉片型面精加工：包括半精加工和精加工，首先，從葉片的端部開始，在葉片深度方向上逐層進行所述的半精加工，每層在葉片深度方向上的所述半精加工包括在葉片橫截面方向上的M層半精銑，當葉片深度方向上的半精加工進行L層后開始從葉片的端部進行N層葉片深度方向上的所述精加工，每層在葉片深度方向上的所述精加工包括在葉片橫截面方向上的P層精銑，之后，半精加工和精加工循環交替進行，即每進行一層葉片深度方向上的半精加工后進行N層葉片深度方向上的精加工，所述的半精加工的深度始終大于精加工的深度，當最后一層半精加工完成后，繼續進行精加工至完成整個葉片型面的加工，所述的L、M、N、P均為整數且≥1。

【技術特征摘要】
1.一種開式整體葉盤葉片銑削加工方法，其特征在于：它包括以下步驟：a.流道開粗：通過球頭銑刀側刃點加工，從整體葉盤毛坯的每個流道中間向該流道左右兩側相鄰的葉片交替進行銑削，在流道開粗過程中既銑削流道部分的材料，又切除葉片的前緣角和后緣角部分的材料，使前緣角、后緣角及葉片的葉身留有均勻、相等的葉片型面精加工余量；b.葉片型面精加工：包括半精加工和精加工，首先，從葉片的端部開始，在葉片深度方向上逐層進行所述的半精加工，每層在葉片深度方向上的所述半精加工包括在葉片橫截面方向上的M層半精銑，當葉片深度方向上的半精加工進行L層后開始從葉片的端部進行N層葉片深度方向上的所述精加工，每層在葉片深度方向上的所述精加工包括在葉片橫截面方向上的P層精銑，之后，半精加工和精加工循環交替進行，即每進行一層葉片深度方向上的半精加工后進行N層葉片深度方向上的精加工，所述的半精加工的深度始終大于精加工的深度，當最...

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁夢松，徐維斌，吳重申，楊更，席金玉，
申請(專利權)人：蘇州千機智能技術有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32