[发明专利]增减材复合制造涡轮叶片的加工方法

权利要求书

1.一种增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的加工方法包括：增材成型和减材加工；增材成型与减材加工交替循环进行；

所述的增材成型包括：

A1、整体建模分层：使用三维建模软件绘制拟制备的金属工件模型，使用切片软件将三维模型切片分层；

A2、局部特殊分层：对于有尺寸要求的内部细节特征区，减小切片分层的层厚，确保增材得到的特殊尺寸更接近设计尺寸，以减少减材加工的去除量；

A3、规划增材路径：根据减材加工所需使用刀具的加工能力，合理选择每个周期堆积层数；

A4、单周期增材加工：根据A3步骤得出的每一层的激光路径，将高能束照射在一定厚度的粉末层上，使其经历熔化/凝固的过程，逐层扫描，得到单个周期内的三维特征；

所述的减材加工分为：端铣和侧铣两种加工类型；根据加工类型不同减材加工方法包括：

B1、加工区域划分：识别拟制备的金属工件的三维模型确定加工类型，根据加工类型划分端铣区域和侧铣区域；涡轮叶片(5)的顶端与涡轮叶片底面(7)的上表面为端铣区域；涡轮叶片(5)的侧面，涡轮叶片内孔(8)为侧铣区域；

B2、设置工艺参数：在加工区域内设置工艺参数，生成刀具路径；

B3、局部特殊参数设置：对于有尺寸要求的内部细节特征区，根据具体结构设置工艺参数，生成刀具路径；对于有尺寸要求的内部细节特征区，及涡轮叶片(5)与涡轮叶片底面(7)以圆角(6)过渡时，根据圆角的半径大小，减少减材刀具路径的轴向进给量，确保拟合得到的圆角半径符合设计要求；

B4、单周期减材加工：根据B2及B3步骤得出的工艺参数，对拟制备的三维特征体进行减材加工，使已增材层达到所需表面质量与尺寸精度；

所述的增材成型和减材加工循环重复，直到完成整个涡轮叶片。

2.根据权利要求1所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的拟制备金属工件具有尺寸精度和表面质量要求的涡轮叶片(5)，涡轮叶片(5)表面为曲面或平面。

3.根据权利要求1所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的增材成型过程中使用的高能束包括：具有高功率或高亮度热源的激光束、电子束、电弧和离子束，将金属材料熔化。

4.根据权利要求3所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的高能束扫描路径包含带状、岛状和面状方式，以达到减小残余应力，提高成形效率的目的。

5.根据权利要求3所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的增材成型所使用的金属材料为：适用于增材成型的粉状，丝状或板状金属材料，可满足细小结构和大型特征的快速，精密成型。

6.根据权利要求1所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的增材成型在每次循环中增加的层数或高度，依据所成型的涡轮叶片尺寸和刀具的切削能力确定；在需要减材加工的位置，增加合适的层数或高度；对于不需要减材加工的位置仅需增材成型即可。

7.根据权利要求6所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的减材加工采用铣削或磨削，得到好的表面质量。

8.根据权利要求7所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的减材加工在增材成型至满足减材加工刀具可达性时，可以对零件内部细节特征区域进行精密减材加工；零件内部细节特征包括：倒圆角、倒斜角、深孔、深槽和复杂流道。

9.根据权利要求8所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的减材加工，相邻的两次减材区域在刀具轴向上存在一定的重合区，保证两次减材路径不存在明显的界面，影响表面质量；减材加工的刀具轴向进给量与增材成型余量可以控制零件尺寸精度和表面质量。