[发明专利]一种整体叶盘铣削减振方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种整体叶盘铣削减振方法。

背景技术

压气机整体叶盘是航空发动机关键部件，由高温合金或钛合金制成。在加工过程中，当精铣其叶片型面和流道时，叶片的最大长度和厚度比值为35∶1，故叶片呈长悬臂梁结构，由于叶片悬伸较长，采用通常的加工工艺，叶片受到切削力作用会产生颤振，出现严重的“让刀”现象，同时，又由于受到叶片之间通道宽度和叶片宽度的限制，刀具直径小且刀杆长，叶片受到切削力会产生振动，这种刀具及叶片的耦合颤振会严重影响叶片的表面加工质量，使叶片表面出现鱼鳞状缺陷，导致叶尖段多次加工无法消除鱼鳞状缺陷，致使叶片表面质量达不到设计要求，造成叶片截面的位置度、轮廓度和扭曲等形位公差超差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点，提供一种整体叶盘铣削减振方法，该方法应用于整体叶盘叶片型面五坐标铣削加工，对压气机整体叶盘这种难加工材料，如镍基高温合金、钛合金等；难加工结构，如流道狭窄、叶片悬伸长、叶身扭角大、开敞性差等弱刚性零件的加工，能够增强叶片铣削加工时零件的刚性，降低叶片铣削时产生的变形，消除铣削时在叶片叶尖部位产生的颤纹，降低叶片表面的粗糙度。

本发明整体叶盘铣削减振方法包括以下步骤：

1、按比例配制填充材料；

填充材料成分包括结晶石蜡、液体蜡、松香树脂、受阻酚类抗氧剂；

质量配比为：结晶石蜡60％-70％、液体蜡20％-30％、松香树脂5％-10％、受阻酚类抗氧剂0.05％-0.2％；

这种填充材料的特点是：低熔点，易凝固；对钛合金、高温合金材料不产生腐蚀与污染；在液态下有较强的流动性；有一定的粘度与韧性，但不粘刀，不影响铣削效果；原材料成本低。

2、熔化填充材料；

将上述的填充材料在金属容器内充分混合，置于电炉上加热直至固体蜡完全熔化，然后搅拌均匀，成为液体填充剂。

3、安装浇注夹具；

浇注夹具结构为上端和内侧开敞的圆环形结构，如图2所示，由金属支撑圆环、底钢板和侧钢板形成一个上端和内侧开敞的半封闭空间，底钢板和侧钢板背面均有加强筋作支撑，以加强底面和外侧面的强度。安装时，浇注夹具位于整体叶盘下方从下往上完全套住叶盘，金属支撑圆环与叶盘缘板接触实现轴向定位和密封，通过找正保证浇注夹具与零件同心，径向跳动不大于2mm，侧钢板与叶尖的外边缘配合间隙为10mm，金属支撑圆环、底钢板和侧钢板与叶盘配合形成上端开敞、内侧面和外侧面封闭的浇注空间，浇注夹具通过螺钉压板压紧方式和机床工作台固定连接。

4、浇注填充剂；

向整体叶盘的叶片空隙内按整体等高度方式浇注填充剂，浇注直到填充剂完全浇满叶片的空隙，并高出叶片前缘(上部边缘)最高处5-10mm。浇注要快速，避免由于温度下降，填充剂处于半溶融状态，影响浇注质量。

5、填充剂常温凝固、填充剂助凝及检查填充剂凝固状态；

1)填充剂常温凝固时间为10小时至24小时；

2)填充剂助凝是通过圆周均布普通电风扇吹风或压缩空气逐片吹风冷却的方法助凝固，加速缩短凝固时间；

3)检查填充剂凝固状态的方法是先观察填充剂的颜色由深变浅，说明填充剂已经开始凝固，再用探针探入叶片空挡间的最厚处，然后抽出探针，检查探针上填充剂残留物固化状态，如果探针上有流体状态的填充剂残留物，说明填充剂没有完全凝固，如果探针上的填充剂残留物呈固态粉状，说明填充剂已完全凝固。

6、安装过滤夹具；

填充剂凝固后拆下浇注夹具，安装过滤夹具。

过滤夹具为圆环形结构，如图3所示，侧钢丝网高度只有15mm，远低于加工时叶盘叶片后缘(叶片下部底边)的最低点，底钢丝网和侧钢丝网背面均有加强柱作支撑，以加强底面和外侧面的强度。安装时，过滤夹具置于叶盘的下方，通过螺钉压板压紧方式和机床工作台固定连接。

7、对接铣加工和排屑处理；

采用开式叶盘-闭式叶盘组合铣加工，即对接铣加工，将整个叶片型面分两道工序加工，如图4所示，先铣螺旋铣区和对接铣区，此为第一道工序加工，然后上下翻转叶盘，准备加工翻转对接铣区，因为经过第一道工序加工，叶片之间的填充材料只剩少部分，为加强减振效果，削弱叶片和刀具的耦合颤振，在叶片之间的对接铣区以及对接铣区与螺旋铣区相邻的1/3～1/2区域填塞韧性物质，如泡沫，作为减振的辅助方案。要注意韧性物质与叶片的配合松紧程度，不可将叶片顶变形，导致叶片铣薄。填