[发明专利]一种薄壁叶片低塑性滚压强化方法

说明书

本发明公开了一种薄壁叶片低塑性滚压强化方法，加工系统包括五轴加工机床、液压站和滚压刀具，五轴加工机床用于实现加工系统的整体控制，液压站用于为滚压刀具提供动力，滚压刀具用于对薄壁叶片进行滚压强化；根据将待强化薄壁叶片的结构特征，将叶片区域分为叶根加工区、型面加工区和进排气边加工区；采用双头滚压刀具分别对型面加工区和进排气边加工区进行强化加工；采用单头滚压刀具对叶根加工区进行强化加工，完成对叶片区域的强化加工；本发明考虑刀具和叶片结构特点，控制薄壁叶片强化加工变形，保证薄壁叶片尺寸精度并提高表面完整性，实现薄壁叶片形性协同制造。

技术领域

本发明属于金属机械加工中的抗疲劳制造技术领域，尤其涉及一种薄壁叶片低塑性滚压强化方法。

背景技术

在航空发动机中，风扇叶片、压气机叶片和涡轮叶片的数量最多，而发动机就是依靠这众多的叶片完成对气体的做功，产生强大的动力推动飞机前进。叶片是一种特殊的零件，数量多，形状复杂，工作在高温、高压和高转速下，所以也是故障多发的零件，一旦出现故障，经常酿成机毁人亡的惨剧。因此，在制造过程中，提高发动机叶片的疲劳性能和可靠性就显得尤为重要。叶片进排气边壁薄，叶根处所受应力最大，是易出现疲劳损伤的部位，需要进一步的强化。

常用的强化工艺方法有喷丸强化、激光冲击强化和低塑性滚压强化等，但这些加工工艺都面临叶片变形控制问题，尤其是低塑性滚压强化，单侧加工时需要施加一定的载荷，加工后薄壁叶片边缘会产生严重的变形，造成尺寸精度超差严重，叶片报废无法交付使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄壁叶片低塑性滚压强化方法，考虑刀具和叶片结构特点，控制薄壁叶片强化加工变形，保证薄壁叶片尺寸精度并提高表面完整性，实现薄壁叶片形性协同制造。

本发明采用以下技术方案：一种薄壁叶片低塑性滚压强化方法，加工系统包括五轴加工机床、液压站和滚压刀具，五轴加工机床用于实现加工系统的整体控制，液压站用于为滚压刀具提供动力，滚压刀具用于对薄壁叶片进行滚压强化；具体包括以下步骤：

根据将待强化薄壁叶片的结构特征，将叶片区域分为叶根加工区、型面加工区和进排气边加工区；

采用双头滚压刀具分别对型面加工区和进排气边加工区进行强化加工；

采用单头滚压刀具对叶根加工区进行强化加工，完成对叶片区域的强化加工。

进一步地，采用双头滚压刀具对型面加工区进行强化加工包括：

采用回字型刀位轨迹对型面加工区进行强化加工；或

采用平行于型面加工区的长度方向的刀位轨迹循环对型面加工区进行强化加工；或

采用平行于型面加工区的宽方向的刀位轨迹循环对型面加工区进行强化加工。

进一步地，采用回字型刀位轨迹对型面加工区进行强化加工包括：

刀位轨迹以型面加工区中心向四周延伸，相邻的刀位轨迹之间的间隔为0.04～0.4mm。

进一步地，采用平行于型面加工区的长度方向的刀位轨迹循环对型面加工区进行强化加工包括：

刀位轨迹从型面加工区长度方向上的一端延伸至另一端，且相邻的刀位轨迹之间的间隔为0.04～0.4mm。

进一步地，采用平行于型面加工区的宽度方向的刀位轨迹循环对型面加工区进行强化加工包括：

刀位轨迹从型面加工区宽度方向上的一端延伸至另一端，且相邻的刀位轨迹之间的间隔为0.04～0.4mm。

进一步地，采用双头滚压刀具对进排气边加工区进行强化加工包括：

采用平行于进排气边加工区的长度方向的刀位轨迹循环对进排气边加工区进行强化加工；或