[发明专利]一种基于公差约束的叶片表面振纹修复方法

说明书

本发明针对大型风扇钛合金整体叶盘在加工叶片时由于刀具磨损、崩刃、振动带来的振纹问题，提出一种基于公差约束的叶片表面振纹修复方法，属于航空数控加工技术领域。该方法通过提取振纹边界及偏置处理获得4条理论截面线、编制基于振纹位置的截面线检测程序获得实测截面线、计算实测截面线和理论截面线的偏差，基于公差约束对在机测量的实测截面线双向偏置、基于双向偏置的截面线完成加工振纹修复曲面重构、根据重构的加工振纹修复曲面编制修复程序，完成大型风扇钛合金整体叶盘叶片振纹的铣加工修复，提升叶片加工质量，降低零件加工及修复成本。

技术领域

本发明属于航空数控加工技术领域，涉及一种基于公差约束的叶片表面振纹修复方法。

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。

为避免出现加工过程刀具崩刃、颤振等问题，国内外的学者开展了大量切削过程控制技术研究，其控制方法主要分为四类：被动控制、半主动控制、主动控制、切削过程参数控制。被动控制是指在加工开始前对机床结构进行优化从而提高加工系统（机床、刀具、工件、夹具）的刚度和阻尼等来抑制颤振。颤振被动控制方法中附加结构的刚性和阻尼无法实现加工过程自适应，在此缺点上，人们提出了颤振的半主动控制方法，实现对附加结构阻尼和刚性的在线可调。颤振主动控制方法采用了反馈控制的原理，控制系统在检测到加工过程中某一特征量（如加工负载或振动位移）的变化后，把与特征量同频率、同幅度但反相的控制量施加到该特征量自身或作一定转换后施加到其它特征量上。颤振的切削过程参数控制方法指的是在加工过程中通过在线调整切削参数（ 如主轴转速、进给量、切削深度、刀具参数等）来抑制颤振的方法。

虽然国内外学者对于加工过程控制开展了大量研究，但该类控制手段只能实现加工事故的降低，无法完全避免刀具崩刃及加工振纹的产生。整体叶盘具有叶片型面为空间自由曲面、形状复杂、加工精度要求高、通道开敞性差等特点。与单个叶片的修复相比，整体叶盘叶片损伤修复的技术难度和风险更大、质量要求更高、考核验证试验更复杂、研发周期更长。当整体叶盘叶片加工出现问题时，国外学者采用激光切割及增材加工的方式修复叶片，加工成本高、修复周期长。到目前为止，尚没有公开的基于公差约束的叶片表面振纹修复方法。

发明内容

本发明提供一种基于公差约束的叶片表面振纹修复方法，解决了由于刀具磨损、崩刃、振动带来的叶盘零件表面的加工振纹修复问题，避免由于加工振纹等导致叶盘报废的问题，改善加工质量。

本发明提供一种基于公差约束的叶片表面振纹修复方法，包括：

步骤1：将待修复的整体叶盘安装到机床工作台上并完成基准找正；

步骤2：测量整体叶盘叶片型面，根据叶片测量结果进行整体叶盘叶片模型的重构；

步骤3：采用手动打点的方式，测量叶片加工振纹上、下边界的高度值，将测量的高度值导入到整体叶盘叶片模型中，提取振纹边界的2条理论截面线Line_up、Line_low；

步骤4：在振纹上、下边界高度值的基础上，朝远离振纹的方向偏置5mm获得2条偏置理论截面线LineOff_up、LineOff_low；