[发明专利]一种整体叶轮超薄叶片防震动铣削方法

说明书

本发明公开了一种整体叶轮超薄叶片防震动铣削方法，包括叶片的粗铣和精铣或粗铣、半精铣和精铣，叶片粗铣时或叶片半精铣时在叶片上增设支撑筋，在叶片精铣时去除支撑筋。支撑筋位于叶片的曲面两侧面，与叶片的曲面结合为一体，支撑筋沿着叶片长度方向延伸，且由整体叶轮的轮毂小直径端向整体叶轮外缘大直径端呈射线状分布。采用本发明的铣削方法，减小了叶片变形，保证了叶片曲面的面轮廓度的技术要求。改善和提高了零件叶片的切削刚性，减少了切削震动，保证并提高叶片表面质量，避免了叶片前、后缘的出现崩裂及弯曲现象。

技术领域

本发明涉及航空、航天等领域中的超薄复杂曲面叶片整体叶轮系零件，特别是整体叶轮上超薄叶片的铣削方法。

背景技术

超薄复杂曲面叶片整体叶轮作为现代航空、航天环控系统、高科技设备环控系统和航空发动机系的关键核心零部件，其制造精度、制造质量不仅影响部件工作效率，更关系到部件运行的可靠性、稳定性。

在这类产品首次及多年制造过程中，采用以往常规的加工工艺方法已经不能保障设计要求，主要问题表现在：切削震动大、叶片表面粗糙、叶片前、后缘常出现崩裂现象，叶片曲面的形状精度差，加工合格率低(不足30％)，影响产品的性能稳定性。一直以来，上述问题在产品的加工过程中成为了的工艺技术瓶颈，严重影响了产品生产进度和产品质量。

发明内容

为解决现有加工技术中存在的问题，本发明旨在提供一种整体叶轮超薄叶片防震动铣削方法，针对现有整体叶轮超薄叶片切削加工中易出现较大的切削震动、叶片表面粗糙、叶片前、后缘常出现崩裂现象、叶片曲面的形状精度差以及加工合格率低的问题，给出解决方案和解决思路，并实现以下目标：

1.在叶片粗铣加工时进行控制，减小叶片变形，保证叶片曲面的面轮廓度的技术要求。

2.改善和提高零件叶片的切削刚性，减少切削震动，保证并提高叶片表面质量。

3.避免叶片前、后缘的出现崩裂及弯曲现象。

本发明是通过如下方案予以实现的：

一种整体叶轮超薄叶片防震动铣削方法，包括叶片的粗铣和精铣或粗铣、半精铣和精铣，叶片粗铣时或叶片半精铣时在叶片上预留支撑筋，在叶片精铣时去除支撑筋。

需要说明的是，预留的含义是指在切削过程中保留叶片上的一部分区域不切削，进而形成支撑筋，然后在后续切削过程中去除该区域。当然，本发明中的预留也可以扩展为在叶片曲面两侧额外增加连接其它材料或同种材料，形成支撑筋。

叶片加工时，根据叶片长度与厚度的比值大小来选择采用粗铣和精铣，或者粗铣、半精铣和精铣，当采用前者时(比值较小，叶片加工刚性相对较好)，在粗铣时预留支撑筋，当采用后者时(比值较大，叶片加工刚性相对较差)，在粗铣或半精铣时预留支撑筋。

对于直径较大的整体叶轮，支撑筋由于尺寸较大，也可以称为支撑柱，对于直径较小的整体叶轮，直接称之为支撑筋。

优选的，所述支撑筋位于叶片的曲面两侧面(即叶片两个曲面表面上均有支撑筋)，与叶片的曲面结合为一体，支撑筋沿着叶片长度方向延伸，且由整体叶轮的轮毂小直径端向整体叶轮外缘的大直径端呈射线状分布，射线与整体叶轮径向的夹角α满足0.5°≤α≤40°。这里的整体叶轮的轮毂小直径端是指叶片叶根部与轮毂连接处的轮毂圆周直径处，其相对整体叶轮的外缘直径较小，所以称之为小直径端，而整体叶轮外缘的大直径端是指叶片叶尖处对应的圆周直径处，由于其大于轮毂直径，所以称之为整体叶轮的大直径端。射线状分布是指以整体叶轮的中心为原点向四周发散分布，且发散分布的射线与整体叶轮的径向线之间有夹角要求。支撑筋在叶片曲面上延伸时，其曲面曲率变化与叶片曲面曲率变化一致，随着叶片曲面曲率同步变化，无急剧的变化。