[发明专利]一种基于切削力预调整的焊接类整体叶盘焊缝质量控制方法

说明书

本发明公开一种基于切削力预调整的焊接类整体叶盘焊缝质量控制方法，通过仿真软件读取数控加工程序，识别提取加工焊缝区域关键数控程序段，对焊缝加工区域程序分度分段，基于变参数切削力控制原则，分别计算平均切向力、平均径向力、平均轴向力，筛选出最大平均切削力，从切削力入手针对焊缝区域关键数控程序段开展切削力优化，重新整合形成焊缝区域切削力受控数控程序，实现大型风扇焊接叶盘焊接叶片数控程序加工质量控制，本发明的优点是：有效解决焊接叶片焊缝部位切削加工中刀具崩刃与零件表面振纹现象，消除刀具崩刃带来零件报废的潜在问题，改善零件表面加工质量。

技术领域

本发明属于航空航天数控加工技术领域，尤其适用于航空发动机零部件焊接转接部位的变参数切削力控制下的机械加工。

背景技术

整体叶盘在为发动机带来减重、减级、增效和高可靠性的同时，也给发动机维修保障带来了新的挑战。整体叶盘结构复杂、制造难度大、加工周期长、价格昂贵，在制造、试验和工作过程中不可避免地会出现尺寸超差或损伤。以某大型风扇整体叶盘为例，叶身型面采用1把刀具加工1片叶片的方式完成叶片精加工。由于叶片长度接近300mm，叶身刚性弱，精加工时需要预留1mm以上的余量用于增强叶片刚性，通过粗精混合铣的方式完成叶片加工。因叶片余量较大，切削时间较长，国产刀具很难实现1把刀具加工1片叶片的任务；进口刀具加工成本较高，且受限于加工工况，个别叶片仍会出现加工崩刃、加工颤振的情况，影响加工表面质量。

为提升整体叶盘的加工效率、降低整体叶盘的加工成本，同时为了整体叶盘的修复及再制造，国内进行了焊接类整体叶盘的技术探索，并且研制了线性摩擦焊整体叶盘零件。然而，线性摩擦焊相关研究表明，焊缝部位材料经历动态再结晶，在焊缝区有明显剪切结构，切削性能改变，目前线性摩擦焊焊后采用通用CAM软件编制数控加工程序，只考虑几何空间可达性，而未考略焊缝区域材料属性的变化进而导致的切削力不稳定，加工线性摩擦焊接叶盘叶片焊缝区域较加工叶片母材区域相比机床主轴振动明显，部分叶片加工有刀具崩刃现象，叶片焊缝区域有明显振纹，到目前为止，尚没有公开的基于切削力预调整的焊接类整体叶盘焊缝质量预控制方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开一种基于切削力预调整的焊接类整体叶盘焊缝质量控制方法。

具体技术方案如下：

一种基于切削力预调整的焊接类整体叶盘焊缝质量控制方法，包括如下步骤：

步骤1，导入零件的CAD模型，使模型尺寸与设计尺寸一致；

步骤2，导入数控程序，支持G代码文件；

步骤3，完成数控程序切削力仿真，计算平均切削力；

步骤4，整体叶盘叶片焊接区域截面线高度识别；

步骤5，根据叶片截面线识别结果提取焊缝加工区域数控程序；

步骤6，对提取的数控程序进行优化，调整焊缝加工区域数控程序的切削参数，直到焊接区域最大单方向平均切削力为原程序平均切削力最大值的80％，完成焊缝加工区域的数控程序优化；所述原程序平均切削力包括平均切向力平均径向力及平均轴向力所述平均切削力的计算方式如下：其中t为时间，F为力，T为总时间，所述最大单方向平均切削力为三个方向的平均切削力的最大数值；

步骤7，将步骤六中优化的数控程序与原数控程序接合，完成数控程序整合；

步骤8，完成带机床的数控程序加工过程仿真验证，保证优化后数控程序的加工可达性；

步骤9，应用优化后的数控程序进行加工验证；

所述对焊缝区域提取的数控程序中每段程序的切削力最大值均小于优化前的最大单方向平均切削力；

所述焊接区域最大单方向平均切削力为原程序平均切削力最大值的80％，是通过调整数控机床的转速、进给来实现的；