[发明专利]一种钛合金整体叶盘叶片加工工艺方法

说明书

本发明提供了一种钛合金整体叶盘叶片加工工艺方法，其特征在于：所述的钛合金整体叶盘叶片加工工艺方法，调整整体叶盘叶片加工工艺路线，采用“粗精一次铣削成型→振动光饰→叶片激光强化→叶片喷丸→补振动光饰”的方法；其中，将叶片铣削成型改为一次装夹定位，加工出最终的叶型。本发明的优点：本发明所述的钛合金整体叶盘叶片加工工艺方法，创新整体叶盘叶片铣削成型新型加工方案，显著提高叶片几何尺寸及表面状态成型质量；取消手工抛光，实现了产品的机械化加工制造；提高产品的加工效率50％；保证各叶片最终状态的一致性及稳定性，产品合格率达到90％。

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种钛合金整体叶盘叶片加工工艺方法。

背景技术

随着航空工业的迅速发展，对于高性能大推重比航空发动机的需求迫在眉睫，而整体叶盘结构作为先进航空发动机的关键零部件，其加工质量很大程度上影响发动机的性能。其中整体叶盘叶片加工作为该零件技术难点，一直以来制约着整体叶盘的加工质量。目前钛合金整体叶盘外廓尺寸一般在500mm～1000mm之间，其叶片数量多、尺寸长、刚性弱、弯扭大、叶型截面前后缘半径小，材料切削困难，加工中极易出现变形、让刀等问题。

目前，钛合金整体叶盘叶片加工工艺主要采用“粗铣→去应力热处理→减振填充→修基准→修基准孔→半精铣→二次减振填充→精铣→手工抛光→振动光饰→叶片激光强化→叶片喷丸”的方式，该工艺路线过于繁冗，且叶片成型阶段需要进行多次的装夹定位，增加定位误差，而且由于减振填充物的选择及配比等问题，也在一定程度上造成系统刚性的稳定性不足，导致精铣加工中让刀问题严重，极易出现叶片轮廓度超差及进排气边缘“削边”的情况；而手工抛修更多的是依赖操作者的技能和经验，不仅效率不高，而且零件质量稳定性与一致性难以保证；另外叶片喷丸加工后会使叶片表面粗糙度增大，如果不进行相应的光饰补加工，难以满足最终的表面粗糙度要求。这些工艺方法中的缺陷会使各叶片间尺寸与表面状态存在较大差异，造成转子在实际工作过程中的振动和离心力变大，缩短自身寿命周期的同时，也使发动机的总体性能大幅下降。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述问题，特提供了一种钛合金整体叶盘叶片加工工艺方法。

本发明提供了一种钛合金整体叶盘叶片加工工艺方法，其特征在于：所述的钛合金整体叶盘叶片加工工艺方法，调整整体叶盘叶片加工工艺路线，采用“粗精一次铣削成型→振动光饰→叶片激光强化→叶片喷丸→补振动光饰”的方法；其中，将叶片铣削成型改为一次装夹定位，加工出最终的叶型。

所述的叶片铣削成型按工步分为：

①粗铣叶片进排气边，进给速度控制在400～500mm/min，切深控制在1～1.2mm；

②粗开槽，进给速度控制在300～400mm/min，切深控制在1～1.2mm；

③半精铣叶片，进给速度控制在1000～1200mm/min，切深控制在0.3～0.5mm；

④粗铣流道，进给速度控制在500-600mm/min，切深控制在0.5～0.7mm；

⑤精铣叶片及流道，进给速度控制在6000-7000mm/min，切深控制在0.1～0.3mm，转速控制在8000～10000r/min；

小切深多刀路高速铣削加工，可以有效地避免残余应力的影响，将叶片进行两两一组分组加工，不需要进行填充，而是利用同组叶片互为支撑，来增加铣削系统刚性，并且采用“一对一”原则进行叶片最终精加工成型，即使用同一把整体硬质合金刀具完成同一个叶片的所有精加工刀路的加工，可以有效避免接刀痕的产生，提高叶片铣削成型表面质量。

采用振动光饰工艺保证叶片表面质量，提高叶片表面完整性，其参数设置涉及几个方面；采用圆柱磨料及专用磨液，振动频率控制在30～60Hz，磨液喷洒时间15～20s，磨液喷洒间隔时间300～360s，加工时间3～4小时。