[发明专利]增减材复合制造涡轮叶片的加工方法

说明书

本发明所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，涉及一种涡轮叶片加工制造方法，具体为采用增减材方式制造涡轮叶片的复合加工方法。增减材复合制造涡轮叶片的加工方法包括：增材成形和减材加工；增材成形与减材加工交替循环进行；增材成形包括：A1、整体建模分层；A2、局部特殊分层；A3、规划增材路径；A4、单周期增材加工；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；B2、设置工艺参数；B3、局部特殊参数设置；B4、单周期减材加工；增材成形和减材加工循环重复，直到完成整个涡轮叶片。本发明具有方法新颖、工艺简便、提高加工精度、尤其细节特征精加工、提高加工效率、适用范围广等特点，故属于一种集经济性与实用性为一体的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法。

技术领域

本发明所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，涉及一种涡轮叶片加工制造方法，具体为采用增减材方式制造涡轮叶片的复合加工方法。

背景技术

涡轮叶片是航空工业领域的重要基础部件，目前传统的制造涡轮叶片的方法为精铸加工，该方法存在如下加工的问题：

1.熔模铸造涡轮叶片受铸造工艺的限制，叶片存在一定的倒模角度，为了方便脱模，这样就导致熔铸成形的涡轮叶片形状和尺寸与设计要求不一致；叶片内部的细节特征，如倒角、喉口等特征无法后期精加工，而这些细节特征又显著影响着叶片的流量，难以对流量进行精确控制；

2.制造模具与修改模具耗时耗力，增加了研发成本；

3.对铸造件的后期机加工装夹存在难以定位及刀具可达性的问题；由于后期机加工存在装夹定位的偏差，导致增材成型件的各个部件材料去除量存在差异，不能保证尺寸精度和表面质量；由于增材成形件的叶片高度较高，而喉口尺寸又小，导致后期机加工存在刀具干涉问题，甚至存在加工不到的区域。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法。提供一种加工稳定性好、可缩短研发速度、同时提高加工质量和效率的增减材制造涡轮叶片的方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

本发明所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法包括：增材成形和减材加工；增材成形与减材加工交替循环进行；

本发明所述的增材成形包括：

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；涡轮叶片的顶端与涡轮叶片底面的上表面为端铣区域；涡轮叶片的侧面，涡轮叶片内孔为侧铣区域；

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；