一種整體葉盤葉片循環銑削剛性增強方法與流程

本發明涉及航空發動機技葉片加工術領域，具體是一種整體葉盤葉片循環銑削剛性增強方法

背景技術：

整體葉盤的葉型加工屬于薄壁件加工。葉型的葉展、弦長、厚度(葉尖最大厚度)之比往往達到40：20：1，屬于典型的薄壁零件。加工過程中，需要采取許多增強系統剛性的手段來獲得高的加工效率和零件表面質量。如填充材料、分層加工、增加外環(閉式葉環加工)等方法。填充材料的方法在使用的過程中需要多次填充，尤其是當葉型一次性銑削下，需要3～4次填充，非加工時間較長，且填充材料的不同，對切削液等具有不同的影響，甚至影響加工；分層加工可以有效地增強零件的剛性，但加工過程中層與層之間會產生接刀痕，必須通過鉗修方式，才能進行后續的葉型表面的光飾處理，增加了加工周期，同時，要求鉗修人員具有一定的技能水平；增加外環的方式在葉盤的外側增加工藝環，利用閉式銑削的方式進行葉型加工，該方法增加了一定的加工難度，又需要考慮外環的去除問題。該項技術采用半精銑—精銑循環銑削的方式，合理的余量分配，實現了在無填充材料、不需增加外環等方式，利用零件自身余量，增強銑削位置剛性的效果，獲得了良好的切削參數，提高了零件表面質量和加工效率。

技術實現要素：

本發明采用半精銑—精銑循環銑削的方式，合理的余量分配，實現了在無填充材料、不需增加外環等方式，利用零件自身余量，增強銑削位置剛性的效果，獲得了良好的切削參數，提高了零件表面質量和加工效率。

本發明采用的技術方案是：

一種整體葉盤葉片循環銑削剛性增強方法，該方法將加工過程中的半精銑與精銑刀軌循環組合，配合余量分布，實現增強系統剛性，又避免接刀痕的產生；

該方法包括以下步驟：

1)根據葉型的剛性強弱，確定葉型的精銑及半精銑余量；

根據葉型的葉展長度、葉尖處的最大厚度，判斷葉型剛性的強弱，一般為精銑余量設定為葉尖處0.2mm，葉根處余量0.3mm，余量呈梯度變化，也可根據實際情況進行調整；該過程需保證葉型半精銑剛性，加工不產生振顫，半精銑余量一般設為0.5mm；

2)選取刀具；

該方法是將半精銑、精銑同時加工完成，半精銑刀具形狀與精銑刀具相同，由于余量的增加，刀具直徑應滿足加工要求，生成刀軌；因刀具軌跡的長度增加，進而確定刀具的切削壽命，根據刀具切削的長度作為衡量，選擇具有足夠切削壽命的刀具，完成切削；

3)選取切削參數；

第一切削參數與刀具壽命為相對應關系，根據刀具的切削壽命，選取切削參數，完成切削；第二切削參數根據半精銑、精銑加工方式選取相應的切削參數；具體是半精銑以大的材料去除率為主，采用大切深低進給的方式，精銑以獲得良好的表面質量為主，采用小切深大進給的方式；以鈦合金為例，半精銑切削速度60m/min，精銑切削速度150～300m/min；

4)選擇加工方式—等參數層銑；

該方法須采用精銑的加工方式進行，且半精銑的加工方式必須與精銑的加工方式相同；采用等參數層銑的方式，以便獲得好的加工表面質量；

5)生成數控刀具軌跡；

利用通用軟件ug(三維cad/cam設計加工軟件)或專用軟件max-pac(透平葉輪數控加工編程軟件包)的多軸編程功能，按步驟4)方式，生成數控刀具軌跡；該軌跡特點為半精銑、精銑混合進行，即先進行若干數量半精銑加工、再進行精銑加工，后再進行半精銑加工，依次進行；例如半精加工程序有5層，即bj1、bj2......bj5；精銑程序有10層，即為j1、j2......j10，加工程序執行順序是bj1、bj2、j1、bj2、j2、j3、bj3、j4、j5、bj4、j6、j7、bj5、j8、j9、j10；

6)編輯數控程序；

如果步驟5)中，軟件只能生成單獨的半精銑、精銑程序，此時，需要手動將半精銑、精銑程序以層為單位進行拆分，即每一層為一段程序，根據半精銑、精銑程序的刀路數再進行組合；

7)數控程序仿真；

如果是軟件正常生成的程序，未經人工修改，只需要通過數控仿真，這里采用vericut軟件，驗證程序正確性即可；如果經過步驟6)獲得的程序，還需要關注半精銑與精銑的順序是否恰當，即同一個加工位置先進行半精銑加工后在進行精銑加工；如果不是該順序，返回步驟6，繼續編輯程序，直到本步驟合格后，開始加工。

本發明的優點是：該方法可以有效的增強銑削系統的剛性，提高加工效率獲得良好的表面質量。同時，避免了其他剛性增強方法的缺點，不增加非加工時間、避免了接刀痕的產生、又不需要額外的工序，是一種可靠且便捷的加工方法。

附圖說明

圖1是本發明的余量加工示意圖。

圖2是本發明的等參數層銑示意圖。

圖3是本發明的循環銑刀軌順序圖。

具體實施方式

如圖1-3所示，一種整體葉盤葉片循環銑削剛性增強方法，該方法將加工過程中的半精銑與精銑刀軌循環組合，配合余量分布，實現增強系統剛性，又避免接刀痕的產生；

該方法包括以下步驟：

1)根據葉型的剛性強弱，確定葉型的精銑及半精銑余量；

根據葉型的葉展長度、葉尖處的最大厚度，判斷葉型剛性的強弱，一般為精銑余量設定為葉尖處0.2mm，葉根處余量0.3mm，余量呈梯度變化，也可根據實際情況進行調整；該過程需保證葉型半精銑剛性，加工不產生振顫，半精銑余量一般設為0.5mm；

2)選取刀具；

該方法是將半精銑、精銑同時加工完成，半精銑刀具形狀與精銑刀具相同，由于余量的增加，刀具直徑應滿足加工要求，生成刀軌；因刀具軌跡的長度增加，進而確定刀具的切削壽命，根據刀具切削的長度作為衡量，選擇具有足夠切削壽命的刀具，完成切削；

3)選取切削參數；

第一切削參數與刀具壽命為相對應關系，根據刀具的切削壽命，選取切削參數，完成切削；第二切削參數根據半精銑、精銑加工方式選取相應的切削參數；具體是半精銑以大的材料去除率為主，采用大切深低進給的方式，精銑以獲得良好的表面質量為主，采用小切深大進給的方式；以鈦合金為例，半精銑切削速度60m/min，精銑切削速度150～300m/min；

4)選擇加工方式—等參數層銑；

該方法須采用精銑的加工方式進行，且半精銑的加工方式必須與精銑的加工方式相同；采用等參數層銑的方式，以便獲得好的加工表面質量；

5)生成數控刀具軌跡；

利用通用軟件ug(三維cad/cam設計加工軟件)或專用軟件max-pac(透平葉輪數控加工編程軟件包)的多軸編程功能，按步驟4)方式，生成數控刀具軌跡；該軌跡特點為半精銑、精銑混合進行，即先進行若干數量半精銑加工、再進行精銑加工，后再進行半精銑加工，依次進行；例如半精加工程序有5層，即bj1、bj2......bj5；精銑程序有10層，即為j1、j2......j10，加工程序執行順序是bj1、bj2、j1、bj2、j2、j3、bj3、j4、j5、bj4、j6、j7、bj5、j8、j9、j10；

6)編輯數控程序；

如果步驟5)中，軟件只能生成單獨的半精銑、精銑程序，此時，需要手動將半精銑、精銑程序以層為單位進行拆分，即每一層為一段程序，根據半精銑、精銑程序的刀路數再進行組合；

7)數控程序仿真；

如果是軟件正常生成的程序，未經人工修改，只需要通過數控仿真，這里采用vericut軟件，驗證程序正確性即可；如果經過步驟6)獲得的程序，還需要關注半精銑與精銑的順序是否恰當，即同一個加工位置先進行半精銑加工后在進行精銑加工；如果不是該順序，返回步驟6，繼續編輯程序，直到本步驟合格后，開始加工。

在選用通用軟件或專用軟件時，如果提供步驟5)中的刀具軌跡設計功能，可以直接生成程序，此時可以跳過步驟6)，直接進行步驟7)；如果通用軟件無該功能，可分別生成半精銑、精銑程序，執行步驟6)。

實施例

整體葉盤為鈦合金材料，葉片最大外徑尺寸：φ532mm；葉片的最小外徑尺寸：φ460mm；葉片的最大弦寬尺寸：26.5mm；葉片總數：79片；相鄰葉片最小間距：約10mm；

步驟如下：

1)確定葉型的精銑及半精銑余量：這里葉型半精銑余量選取為0.5mm；精銑余量按梯度分配，葉尖處設為0.2mm，葉根處為0.3mm。

2)選取合適的刀具；

根據相鄰葉片的最小間距初步選擇直徑φ8mm的球頭銑刀，經計算該刀具直徑滿足半精銑、精銑程序的要求；經查閱刀具手冊，刀具壽命滿足要求。

3)選取合適的切削參數；

通過試驗，半精銑加工參數為：切削速度60m/min，每齒進給量0.1mm/齒；精銑加工參數為：切削速度150m/min，每齒進給量0.04mm/齒；

4)選擇合適的加工方式—等參數層銑；

5)生成數控刀具軌跡；

利用專業軟件maxpac，采用等參數層銑方式，生成刀具軌跡，如圖2。其中，半精銑軌跡71層，精銑軌跡140層，刀軌順序如圖3。由于直接生成程序，跳過步驟6)。

7)數控程序仿真；

利用vericut軟件對刀具軌跡進行仿真，并檢查仿真中是否存在過切、刀具干涉等情況，無問題，進行零件加工。

使用該方法后，零件(葉身部位)效果對比：

由上表可見，該方法取消了填充材料所耗費的輔助時間，同時，避免了分層的接刀痕跡的產生，由于系統剛性的增強，提高了表面質量，加工參數—切削速度、進給都有一定的提升，縮短了加工時間。