[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

说明书

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。本发明显著提高了叶片叶身型面粗铣和精铣加工效率，对批量加工产品的提效效果尤其显著；有效避免弱刚性叶片的加工让刀，提高了加工表面质量。

技术领域

本发明涉及的是一种飞机制造领域的技术，具体是一种航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法。

背景技术

航空发动机叶片叶身型面通常为自由曲面，叶身很薄，尤其进出气边等弱刚性区域，切削加工过程中极易发生颤振，同时叶片的尺寸精度、表面粗糙度要求很高，因此属于典型的难加工结构件。由于航空发动机叶片长期处于高温和高频载荷下工作，服役环境异常恶劣，通常选用钛合金作为叶片材料，因其具有弹性模量低、导热性差、化学活性高、强度高、加工硬化现象严重等特点，是业内公认的难加工材料。

某型航空发动机叶片的结构如图1所示，该叶片的毛坯为模锻叶片，国内加工其叶身型面的做法通常为，首先采用可转位式盘铣刀按恒定进给速率沿密绕于叶身的较大步距的刀轨进行粗铣，再用整体式硬质合金铣刀按恒定进给速率沿密绕于叶身的较小步距的刀轨进行精铣。在叶身型面的粗铣工步中，由于叶片毛坯为模锻件，受叶身扭曲结构的影响，模锻叶片叶身型面上的余量很难保证均匀，从而使粗铣刀具在以恒定进给率走刀时受载变化大，致使刀具寿命低，粗铣效率低下。而对于型面精铣工步，由于前道的粗铣工步去除了大量的叶身型面余量，致使叶身变薄，叶片刚性变差。叶片自身固有的变截面扭曲结构特点使其型面不同位置处的刚性差异很大，当刀具按恒定进给速率精铣叶身型面时，刀具在弱刚性区因相对进给较大而易出现加工让刀，在强刚性区又因相对进给较小而影响了加工效率。

发明内容

本发明针对现有技术在模锻叶片叶身型面粗铣环节因表面余量不均而使刀具在以恒定进给率走刀时出现受载变化大、以及由此产生的刀具寿命低、粗铣效率低下的问题，和在叶身型面精铣环节因扭曲叶身型面在不同位置处刚度差异较大而使刀具在以恒定进给率走刀时存在叶身弱刚性区易发生让刀、强刚性区走刀效率低的问题，提出一种航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法，显著提高了叶片叶身型面粗铣和精铣加工效率，对批量加工产品的提效效果尤其显著；有效避免弱刚性叶片的加工让刀，提高了加工表面质量。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种航空发动机叶片叶身型面高效精密铣削加工方法，通过对模锻叶片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；之后，在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走刀进给率，以变进给方式精铣叶身型面。

本发明涉及一种实现上述方法的系统，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。

附图说明

图1为现有航空发动机叶片的结构示意图；

图中：叶根1、叶身2；

图2为本发明流程图。

具体实施方式