[发明专利]航空发动机用复杂曲面型叶尖的磨削加工方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机用复杂曲面型叶尖的磨削加工方法，包括以下步骤：a、确定叶尖特征点及其位置；b、在线预检仿形砂轮的尺寸误差；c、修形加工仿形砂轮，并确定加工仿形砂轮的位置；d、在线检测仿形砂轮的尺寸精度；e、磨削加工叶尖。可确保仿形砂轮的尺寸精度及其与叶尖的精准对位，实现复杂曲面型叶片叶尖的高几何精度、高表面质量及高效率加工，且加工方法简单，成本低廉，完全满足工业化生产要求。

技术领域

本发明涉及航空发动机叶片型面加工技术领域，特别地，涉及一种航空发动机用复杂曲面型叶尖的磨削加工方法。

背景技术

叶片是航空发动机的关键零件，对整机的工作性能起着决定性的作用。为了满足高温、高压和高速状态下的高可靠性长寿命服役性能要求，航空发动机叶片常采用热强钢、钛合金和高温合金等合金化程度很高的材料制成，而且其加工表面质量、加工面型精度和尺寸精度要求高。

针对航空发动机叶片这一难加工材料零件的高精高质高效加工需求，国内外研究人员进行了大量的研究，取得了丰富的研究成果并已应用于实际生产。而随着航空发动机技术的发展，为了提高叶片的使役性能，叶片叶尖开始采用复杂曲面型端面，其尺寸精度和加工表面质量要求也不断提高。此外，由于叶片叶尖端面狭长，加工空间有限，因此加工难度很大。

现有的叶片叶尖端面加工主要包括两种方式：第一种，采用车削方式加工，通过控制刀具路径实现复杂曲面型叶片叶尖加工，但是加工表面质量较差，甚至会出现由于个别叶片加工超差而导致整个零件直接报废的问题，严重影响发动机生产效率；第二种，采用仿形砂轮进行加工，虽然解决了加工表面质量差的问题，但是轴向对刀误差导致加工面型精度达不到要求。

目前研究人员针对复杂曲面型叶片叶尖加工方面的研究较少，还未建立起切实可行的加工方法及相关辅助工艺装置。

因此，亟需开发一种切实可行的针对复杂曲面型叶片叶尖的加工方法，解决这一难加工材料复杂零件加工表面质量差、加工面型精度低的难题，这对于提高发动机生产效率具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种航空发动机用复杂曲面型叶尖的磨削加工方法，以解决现有复杂曲面型叶片叶尖加工，加工的表面质量差、加工面型精度低的技术问题。

本发明提供一种航空发动机用复杂曲面型叶尖的磨削加工方法，包括以下步骤：a、确定叶尖特征点及其位置；b、在线预检仿形砂轮的尺寸误差；c、修形加工仿形砂轮，并确定加工仿形砂轮的位置；d、在线检测仿形砂轮的尺寸精度；e、磨削加工叶尖。

进一步地，步骤a具体为：叶片在加工前已安装到航空发动机的机匣工件中，叶片叶尖呈复杂曲面型轮廓，机匣工件装夹安装到机床主轴上，待加工叶片调整为与位移传感器测头和车刀刀尖处于同一水平面内，然后选取叶片叶尖上的叶尖特征点，通过测量计算，确定叶尖特征点与位移传感器的轴向距离L1、位移传感器与车刀刀尖的轴向距离L2。

进一步地，叶片的叶尖特征点选取叶片叶尖上离待加工机匣工件的回转中心最远处；或者叶片的叶尖特征点选取叶片叶尖上离待加工机匣工件回转中心最近处；或者叶片的叶尖特征点选取叶片叶尖上轮廓折线的交汇点；不同的叶尖特征点对应的仿形砂轮上的加工位置不相同。

进一步地，通过叶尖特征点实现仿形砂轮与叶片叶尖的精准对位。

进一步地，步骤b具体为：仿形砂轮通过移动工作台进给到位移传感器处，在线预检仿形砂轮的外形尺寸误差，通过信号处理系统获得修形加工工艺参数并反馈给机床控制系统。

进一步地，步骤c具体为：仿形砂轮通过移动工作台靠近车刀，当测力传感器有信号输出，表示车刀接触到仿形砂轮，即借助测力传感器完成对刀，进而开始仿形砂轮的修形加工，此时移动工作台在X向Y向两个方向上联动工作，确保修形加工出所需要的轮廓形状，在此过程中借助测力传感器在线监控修形加工工况，叶尖特征点对应仿形砂轮修形加工中的外径最大处，以确保车刀与叶尖特征点两者的准确定位。