[发明专利]薄壁结构精密铣削-振动光饰表面粗糙度工艺控制方法

说明书

本发明公开了一种薄壁结构精密铣削‑振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，选取具有相同铣削表面粗糙度的若干个薄壁结构试验件进行振动光饰工艺试验；根据试验结果确定薄壁结构试验件的固定位置；基于固定位置进行振动光饰工艺试验，并根据试验结果生成表面粗糙度随加工时间的演化曲线；根据演化曲线确定加工效率控制的第一铣削表面粗糙度控制域；根据第一铣削表面粗糙度控制域计算铣削加工参数，并基于固定位置和铣削加工参数进行薄壁结构工件的加工；本发明通过研究振动光饰对于铣削表面的材料去除与表面光整效果的影响规律，获取具有高效率与加工表面高质量的工艺控制方法，以避免手工抛光对生产水平和加工效率的限制。

技术领域

本发明属于金属材料机械加工技术领域，具体设计一种薄壁结构精密铣削-振动光饰表面粗糙度工艺控制方法。

背景技术

航空发动机是飞机在飞行过程中主要的动力来源，其内部温度高，转速高，工作压力高，构件的机械负荷和热负荷大，工作条件十分苛刻和复杂，并且使用者对其使用寿命与可靠性有较高的要求。航空发动机压气机叶片自由曲面的成型，目前均利用数控铣削精加工实现，精铣加工可保证叶片的形状精度与位置精度要求。但在表面质量方面，凡是铣削加工都存在球头刀具切削宽度方向的长条沟状密排轨迹，这些密排轨迹就形成了表面纹理，表面加工纹理会增加叶片表面应力集中程度，严重影响航空发动机的飞行安全性与可靠性。

为了解决表面纹理的问题，振动光饰作为一种具有良好经济型与加工效果的光整工艺，成为最终工序的良好选择。振动光饰虽然能改善表面状态，但对材料的去除能力有限，加工时为追求高的铣削效率而选择了较大的切削宽度时，表面的残留高度就会增大。

当前国内企业生产航空发动机压气机叶片的工艺多为“铣削—抛光—振动光饰”，即在进行振动光饰之前，要求进行手工抛光，去除表面明显的切削纹理。但是，手工抛光方法存在着表面质量保证能力差、加工周期长、粉尘污染严重等突出问题，且加工质量受工人技术水平和工作状态影响，同批次叶片质量一致性难以保证，这些问题严重制约了叶片的生产水平和加工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄壁结构精密铣削-振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，通过研究振动光饰对于铣削表面的材料去除与表面光整效果的影响规律，获取具有高效率与加工表面高质量的工艺控制方法，以避免手工抛光对生产水平和加工效率的限制。

本发明采用以下技术方案：薄壁结构精密铣削-振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，包括以下步骤：

选取具有相同铣削表面粗糙度的若干个薄壁结构试验件进行振动光饰工艺试验；其中，薄壁结构试验件为经过铣削加工的薄壁结构试验件；

根据试验结果确定薄壁结构试验件的固定位置；

基于固定位置进行振动光饰工艺试验，并根据试验结果生成表面粗糙度随加工时间的演化曲线；

根据演化曲线确定加工效率控制的第一铣削表面粗糙度控制域；

根据第一铣削表面粗糙度控制域计算铣削加工参数，并基于固定位置和铣削加工参数进行薄壁结构工件的加工。

进一步地，进行振动光饰工艺试验包括：

将若干个薄壁结构试验件分别装夹与加工容器的不同位置；

确定薄壁结构试验件的表面测试点位；

在该试验过程中，从试验起始时间开始每间隔第一时间阈值对每个薄壁结构试验件的轮廓算术平均高度进行测量并记录。

进一步地，根据试验结果确定薄壁结构试验件的固定位置包括：

根据振动光饰工艺试验的记录数据绘制薄壁结构试验件的轮廓算术平均高度随时间变化趋势图；

根据趋势图确定薄壁结构试验件的固定位置。