一種航空葉片數(shù)控加工方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于航空葉片加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種航空葉片數(shù)控加工方法，其特征在于包括準(zhǔn)備機(jī)床、準(zhǔn)備刀具、選取銑削加工葉片的材料、確定測(cè)量?jī)x器、利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型、采用五軸高速銑削器加工葉片、檢測(cè)葉片的表面粗糙度、清理后成品；設(shè)置葉片優(yōu)化合理的切削參數(shù)，通過(guò)建立優(yōu)化的葉片加工模型，省時(shí)省力，可以有效地提高葉片的加工精度，減小葉片的加工變形量，提高了工作效率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空葉片加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種航空葉片數(shù)控加工方法。 一種航空葉片數(shù)控加工方法

【背景技術(shù)】
[0002] 在航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中各類(lèi)葉片所占整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)比重約30%。發(fā)動(dòng)機(jī)的性能很大程 度上取決于葉片迎面的設(shè)計(jì)和制造水平，葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)的功能及其工作特點(diǎn)。現(xiàn)在葉片的 型面越來(lái)越復(fù)雜，葉弦趨寬、葉身趨薄、此種葉片由復(fù)雜的三維彎扭曲面組成。葉片尺寸有 長(zhǎng)度20mm到800mm，航空葉片工作在高溫高壓環(huán)境下，通常需要重量輕而且強(qiáng)度高的鈦合 金或者高溫合金制成。葉片幾何精度要求更高，加工困難，老久的加工方法已無(wú)法滿(mǎn)足航空 發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工精度。為了更好地推動(dòng)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片領(lǐng)域發(fā)展。飛機(jī)在飛行時(shí)航 空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片承受振動(dòng)，高溫，高壓等惡劣環(huán)境。所以航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工工藝和加工 進(jìn)度提出了特殊要求。葉片加工精度直接影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比性能、工作可靠性及成本。
[0003] 目前，在我國(guó)航空葉片的加工都采用數(shù)控加工，老舊的加工方法已經(jīng)被淘汰。但由 于航空葉片是一種典型薄壁零件，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、品種繁多、設(shè)計(jì)的難度大、加工易變形，對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能影響大等特點(diǎn)。葉片在銑削加工容易出現(xiàn)變形問(wèn)題，通常在精加工階段采 用手工去除的方法，由此導(dǎo)致加工效率降低。葉片的截面精度很難控制，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣動(dòng)性 能有很大影響。發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)性也會(huì)受到影響，手工拋光葉片，會(huì)引起葉片內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，導(dǎo) 致葉片表面加工的出現(xiàn)缺陷，制約了發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。因?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)葉片厚度比較薄， 在銑削加工時(shí)葉片極易發(fā)生變形，由于葉片薄和加工時(shí)切削熱導(dǎo)致葉片剛性降低，葉片在 加工時(shí)易產(chǎn)生變形，葉片的加工精度和表面粗糙度大大降低，變形嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致葉片報(bào)廢。 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，然而葉片的設(shè)計(jì)及制造水平一直以來(lái)是制約發(fā) 動(dòng)機(jī)性能瓶頸。葉片作為薄壁自由曲面零件加工時(shí)極易變形，它要求強(qiáng)度高、相對(duì)重量較輕 等優(yōu)點(diǎn)。葉片的曲面設(shè)計(jì)形狀及銑削加工精度決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，研究葉片的加工方法 可以有效地提高葉片表面的精度及葉片的加工效率。傳統(tǒng)的葉片加工方法不僅很難保證精 度而且還費(fèi)時(shí)費(fèi)力。目前航空葉片大多采用多軸數(shù)控銑床來(lái)加工，因?yàn)樵谌~片加工時(shí)切削 力導(dǎo)致其變形，所以如何保證葉片的加工精度是這個(gè)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的葉片加工方 法存在精度低、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、容易變形等問(wèn)題。
[0004] 因此，發(fā)明一種航空葉片數(shù)控加工方法顯得非常必要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種航空葉片數(shù)控加工方法，其特征在于：該 加工方法工藝流程包括準(zhǔn)備機(jī)床、準(zhǔn)備刀具、選取銑削加工葉片的材料、確定測(cè)量?jī)x器、利 用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型、采用五軸高速銑削器加工葉片、檢測(cè)葉片的表面粗糙度、清理 后成品；
[0006] 所述的準(zhǔn)備機(jī)床是指采用DMG DMU60M0N0 BLOCK五軸立式數(shù)控銑床，主軸轉(zhuǎn)速為 1.8萬(wàn)，銑削方式為逆銑；
[0007] 所述的準(zhǔn)備刀具是指銑削加工時(shí)選用球頭銑刀（4mm，4齒）；
[0008] 所述的選取銑削加工葉片的材料是指根據(jù)葉片的使用條件選用鋁合金LY11 ;
[0009] 所述的確定測(cè)量?jī)x器是指采用光學(xué)儀器測(cè)量所加工葉片的表面粗糙度；
[0010] 所述的利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型是指將加工葉片的各要素?cái)?shù)據(jù)輸入數(shù)控計(jì) 算機(jī)進(jìn)行建模，得到精度高的加工模型；
[0011] 所述的采用五軸高速銑削器加工葉片是指采用五軸立式數(shù)控銑床和數(shù)控計(jì)算機(jī) 構(gòu)成的五軸高速銑削器對(duì)鋁合金材料按照加工模型的數(shù)據(jù)指令進(jìn)行加工；
[0012] 所述的檢測(cè)葉片的表面粗糙度是指利用光學(xué)儀器測(cè)量所加工葉片的表面粗糙度， 保證葉片銑削加工后葉片的粗糙度不大于2. 2 μ m ;
[0013] 所述的清理后成品是指將成型后的葉片進(jìn)行清洗干燥后，成品入庫(kù)。
[0014] 所述的準(zhǔn)備刀具中具體采用五軸數(shù)控加工刀具第一把刀為直徑10mm，刃長(zhǎng)度 50mm的平底立銑刀；T2為直徑8mm，切削刃長(zhǎng)度35mm的平底立銑刀；T3為直徑4mm，切削刃 長(zhǎng)度30mm的球頭銑刀。
[0015] 所述的采用五軸高速銑削器加工葉片中葉片優(yōu)化后的切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速為 7500r/min，進(jìn)給量為100mm/min，統(tǒng)削深度為0. 2_，徑向切深為0. 3_，提高了加工的精確 度。
[0016] 所述的利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型包括設(shè)置葉片優(yōu)化切削參數(shù)、建立優(yōu)化的葉 片加工模型、保存模型數(shù)據(jù)三個(gè)步驟。
[0017] 所述的利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型中對(duì)葉片切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化得到合理的切 削參數(shù)，通過(guò)有限元仿真模型證明誤差補(bǔ)償方法的有效性，可以有效地提高葉片的加工精 度，減小葉片的加工變形量。
[0018] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明設(shè)置葉片優(yōu)化合理的切削參數(shù)，通過(guò)建立優(yōu)化的葉 片加工模型，省時(shí)省力，可以有效地提高葉片的加工精度，減小葉片的加工變形量，提高了 工作效率。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0020] 圖2是本發(fā)明的利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型的工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下結(jié)合附圖1和附圖2對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：
[0022] 實(shí)施例：
[0023] 本發(fā)明包括準(zhǔn)備機(jī)床S101、準(zhǔn)備刀具S102、選取銑削加工葉片的材料S103、確定 測(cè)量?jī)x器S104、利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型S105、采用五軸高速銑削器加工葉片S106、 檢測(cè)葉片的表面粗糙度S107、清理后成品S108 ;
[0024] 所述的準(zhǔn)備機(jī)床S101是指采用DMG DMU60M0N0 BLOCK五軸立式數(shù)控銑床，主軸轉(zhuǎn) 速為1. 8萬(wàn)，統(tǒng)削方式為逆統(tǒng)；
[0025] 所述的準(zhǔn)備刀具S102是指銑削加工時(shí)選用球頭銑刀（4mm，4齒）；
[0026] 所述的選取銑削加工葉片的材料S103是指根據(jù)葉片的使用條件選用鋁合金 LY11 ；
[0027] 所述的確定測(cè)量?jī)x器S104是指采用光學(xué)儀器測(cè)量所加工葉片的表面粗糙度；
[0028] 所述的利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型S105是指將加工葉片的各要素?cái)?shù)據(jù)輸入數(shù) 控計(jì)算機(jī)進(jìn)行建模，得到精度高的加工模型；
[0029] 所述的采用五軸高速銑削器加工葉片S106是指采用五軸立式數(shù)控銑床和數(shù)控計(jì) 算機(jī)構(gòu)成的五軸高速銑削器對(duì)鋁合金材料按照加工模型的數(shù)據(jù)指令進(jìn)行加工；
[0030] 所述的檢測(cè)葉片的表面粗糙度S107是指利用光學(xué)儀器測(cè)量所加工葉片的表面粗 糙度，保證葉片銑削加工后葉片的粗糙度不大于2. 2 μ m ;
[0031] 所述的清理后成品S108是指將成型后的葉片進(jìn)行清洗干燥后，成品入庫(kù)。
[0032] 所述的準(zhǔn)備刀具S101中具體采用五軸數(shù)控加工刀具第一把刀為直徑10mm，刃長(zhǎng) 度50mm的平底立銑刀；T2為直徑8mm，切削刃長(zhǎng)度35mm的平底立銑刀；T3為直徑4mm，切削 刃長(zhǎng)度30mm的球頭銑刀。
[0033] 所述的利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型S105包括設(shè)置葉片優(yōu)化切削參數(shù)S201、建 立優(yōu)化的葉片加工模型S202、保存模型數(shù)據(jù)S203三個(gè)步驟。
[0034] 所述的利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型S105中對(duì)葉片切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化得到合理 的切削參數(shù)，通過(guò)有限元仿真模型證明誤差補(bǔ)償方法的有效性，可以有效地提高葉片的加 工精度，減小葉片的加工變形量。
[0035] 所述的采用五軸高速銑削器加工葉片S106中葉片優(yōu)化后的切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速為 7500r/min，進(jìn)給量為100mm/min，統(tǒng)削深度為0. 2_，徑向切深為0. 3_，提高了加工的精確 度。
[0036] 本發(fā)明設(shè)置葉片優(yōu)化合理的切削參數(shù)，通過(guò)建立優(yōu)化的葉片加工模型，省時(shí)省力， 可以有效地提高葉片的加工精度，減小葉片的加工變形量，提高了工作效率。
[〇〇37] 利用本發(fā)明所述的技術(shù)方案，或本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案的啟發(fā)下， 設(shè)計(jì)出類(lèi)似的技術(shù)方案，而達(dá)到上述技術(shù)效果的，均是落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種航空葉片數(shù)控加工方法，其特征在于包括準(zhǔn)備機(jī)床、準(zhǔn)備刀具、選取銑削加工葉 片的材料、確定測(cè)量?jī)x器、利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型、采用五軸高速銑削器加工葉片、 檢測(cè)葉片的表面粗糙度、清理后成品； 所述的準(zhǔn)備機(jī)床是指采用DMG DMU 60 MONO BLOCK五軸立式數(shù)控銑床，主軸轉(zhuǎn)速為1.8 萬(wàn)，銑削方式為逆銑； 所述的準(zhǔn)備刀具是指銑削加工時(shí)選用球頭銑刀（4mm，4齒）； 所述的選取銑削加工葉片的材料是指根據(jù)葉片的使用條件選用鋁合金LY11 ; 所述的確定測(cè)量?jī)x器是指采用光學(xué)儀器測(cè)量所加工葉片的表面粗糙度； 所述的利用數(shù)控計(jì)算機(jī)建立加工模型是指將加工葉片的各要素?cái)?shù)據(jù)輸入數(shù)控計(jì)算機(jī) 進(jìn)行建模，得到精度高的加工模型； 所述的采用五軸高速銑削器加工葉片是指采用五軸立式數(shù)控銑床和數(shù)控計(jì)算機(jī)構(gòu)成 的五軸高速銑削器對(duì)鋁合金材料按照加工模型的數(shù)據(jù)指令進(jìn)行加工； 所述的檢測(cè)葉片的表面粗糙度是指利用光學(xué)儀器測(cè)量所加工葉片的表面粗糙度，保證 葉片銑削加工后葉片的粗糙度不大于2. 2 μ m ; 所述的清理后成品是指將成型后的葉片進(jìn)行清洗干燥后，成品入庫(kù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種航空葉片數(shù)控加工方法，其特征在于所述的準(zhǔn)備刀具中 具體采用五軸數(shù)控加工刀具第一把刀為直徑l〇mm，刃長(zhǎng)度50mm的平底立銑刀；T2為直徑 8mm，切削刃長(zhǎng)度35mm的平底立銑刀；T3為直徑4臟，切削刃長(zhǎng)度30mm的球頭銑刀。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種航空葉片數(shù)控加工方法，其特征在于所述的采用五軸高速 銑削器加工葉片中葉片優(yōu)化后的切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速為7500r/min，進(jìn)給量為100mm/min，銑 削深度為〇· 2mm，徑向切深為0· 3mm，提高了加工的精確度。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種航空葉片數(shù)控加工方法，其特征在于所述的利用數(shù)控計(jì)算 機(jī)建立加工模型包括設(shè)置葉片優(yōu)化切削參數(shù)、建立優(yōu)化的葉片加工模型、保存模型數(shù)據(jù)三 個(gè)步驟。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種航空葉片數(shù)控加工方法，其特征在于所述的利用數(shù)控計(jì)算 機(jī)建立加工模型中對(duì)葉片切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化得到合理的切削參數(shù)，通過(guò)有限元仿真模型證 明誤差補(bǔ)償方法的有效性，可以有效地提高葉片的加工精度，減小葉片的加工變形量。
【文檔編號(hào)】B23C3/18GK104096890SQ201410318988
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】曹巖, 白瑀, 杜江, 賈立偉 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)