[发明专利]航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法

权利要求书

1.一种航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法，其特征在于，通过在重构得到的毛坯型面三维模型上绘制出等步长的粗铣刀轨，并采用基于恒定切削载荷的自适应变进给加工方法计算刀具在各刀位点上的粗铣进给率，以变进给方式粗铣叶身型面；然后在刚度三维模型上绘制出等步长的精铣刀轨，并采用基于型面法向恒定弹性变形的自适应变进给方法计算出刀具在精铣刀轨各刀位点上的精铣进给率，以变进给方式精铣叶身型面；

所述的基于恒定切削载荷的自适应变进给加工方法是指：在切削步距不变条件下，常用的计算切削载荷F_z＝c×a_p×f^y，其中：c、y分别是与被加工材料和加工工艺系统有关的常数，a_p是指刀具的切削深度，f是指刀具的进给速度；变形得到即当切削载荷F_z保持不变时，随着切削深度a_p的变化，刀具的进给速度f也发生变化，当切削深度a_p增大时，刀具进给速度则随之降低；当切削深度a_p减小时，刀具进给速度则随之提高；刀具在粗铣叶身型面过程中，为保持切削载荷F_z恒定不变，刀具的进给速度f会根据各刀位点的实际余量而进行实时自适应调整，即根据进给速度计算过程，得出各刀位点上的粗铣进给率，并通过对编程得到的粗铣程序的数控代码进行修改，依次判断出各刀位点的代码段位置并将进给率信息对应写入，从而最终得到各刀位点粗铣进给率优化后的数控程序；

所述的基于型面法向恒定弹性变形的自适应变进给方法是指：在叶身型面上随机均匀选取n个点，其中第i点处沿型面法向的刚度值为K_i，刀具在该点处的进给速度为f_i，在该点处沿型面法向的切削分力为F_i，则该点位置因受切削分力而在型面法向发生的弹性变形量x_i＝F_i/K_i，为了保证叶身型面不同位置处因受切削分力F而在型面法向发生的弹性变形量x相同，要求切削分力F可随刀具在精铣叶身型面时的位置变化而正比变化于对应位置处的刚度K，为满足这一要求，在其他切削工艺参数不变情况下，只需对刀具在叶身型面不同位置处的进给速度f进行实时自适应调整，即根据弹性变形量计算过程，计算得出各刀位点上的精铣进给率，并通过编程得到的精铣程序的数控代码进行修改，依次判断出各刀位点的代码段位置并将进给率信息对应写入，从而最终得到各刀位点精铣进给率优化后的数控程序。

2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法，其特征是，所述的重构是指：采用激光三坐标测量机测量获取叶片模锻毛坯的型面点云的三坐标数据，并重构得到精确的毛坯型面三维模型。

3.根据权利要求1所述的航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法，其特征是，所述的以变进给方式粗铣叶身型面是指：将模锻叶片毛坯通过叶根和叶冠部装夹于五轴机床的旋转轴上，将采用基于恒定切削载荷的自适应变进给加工方法处理的数控程序输入到五轴机床数控系统中，进而实现变进给方式粗铣叶身型面。

4.根据权利要求1所述的航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法，其特征是，所述的刚度三维模型，采用动力学测试系统测量并获得粗铣后的叶片叶身型面各个位置处沿法向的刚度数据，并重构得到刚度三维模型。

5.根据权利要求1所述的航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法，其特征是，所述的以变进给方式精铣叶身型面是指：将采用基于型面法向恒定弹性变形的自适应变进给方法处理的数控程序输入到五轴机床数控系统中，在粗铣后的叶片叶身型面基础上实施变进给方式精铣叶身型面。

6.一种实现上述任一权利要求所述航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法的系统，其特征在于，包括：五轴机床数控系统、型面模型生成模块、粗铣进给率生成模块、刚度模型生成模块、精铣进给率生成模块，其中：型面模型生成模块与激光三坐标测量机相连并传输叶身三维模型信息，粗铣进给率生成模块与叶身三维模型相连并传输叶身型面粗铣进给率信息，刚度模型生成模块与叶身三维模型相连并传输叶身型面的刚度分布信息，精铣进给率生成模块与叶身型面刚度场相连并传输叶身型面精铣进给率信息。