本發(fā)明涉及航空發(fā)動機技葉片加工術領域，具體是一種整體葉盤葉片循環(huán)銑削剛性增強方法

背景技術：

整體葉盤的葉型加工屬于薄壁件加工。葉型的葉展、弦長、厚度(葉尖最大厚度)之比往往達到40：20：1，屬于典型的薄壁零件。加工過程中，需要采取許多增強系統(tǒng)剛性的手段來獲得高的加工效率和零件表面質(zhì)量。如填充材料、分層加工、增加外環(huán)(閉式葉環(huán)加工)等方法。填充材料的方法在使用的過程中需要多次填充，尤其是當葉型一次性銑削下，需要3～4次填充，非加工時間較長，且填充材料的不同，對切削液等具有不同的影響，甚至影響加工；分層加工可以有效地增強零件的剛性，但加工過程中層與層之間會產(chǎn)生接刀痕，必須通過鉗修方式，才能進行后續(xù)的葉型表面的光飾處理，增加了加工周期，同時，要求鉗修人員具有一定的技能水平；增加外環(huán)的方式在葉盤的外側增加工藝環(huán)，利用閉式銑削的方式進行葉型加工，該方法增加了一定的加工難度，又需要考慮外環(huán)的去除問題。該項技術采用半精銑—精銑循環(huán)銑削的方式，合理的余量分配，實現(xiàn)了在無填充材料、不需增加外環(huán)等方式，利用零件自身余量，增強銑削位置剛性的效果，獲得了良好的切削參數(shù)，提高了零件表面質(zhì)量和加工效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明采用半精銑—精銑循環(huán)銑削的方式，合理的余量分配，實現(xiàn)了在無填充材料、不需增加外環(huán)等方式，利用零件自身余量，增強銑削位置剛性的效果，獲得了良好的切削參數(shù)，提高了零件表面質(zhì)量和加工效率。

本發(fā)明采用的技術方案是：

一種整體葉盤葉片循環(huán)銑削剛性增強方法，該方法將加工過程中的半精銑與精銑刀軌循環(huán)組合，配合余量分布，實現(xiàn)增強系統(tǒng)剛性，又避免接刀痕的產(chǎn)生；

該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)葉型的剛性強弱，確定葉型的精銑及半精銑余量；

根據(jù)葉型的葉展長度、葉尖處的最大厚度，判斷葉型剛性的強弱，一般為精銑余量設定為葉尖處0.2mm，葉根處余量0.3mm，余量呈梯度變化，也可根據(jù)實際情況進行調(diào)整；該過程需保證葉型半精銑剛性，加工不產(chǎn)生振顫，半精銑余量一般設為0.5mm；

2)選取刀具；

該方法是將半精銑、精銑同時加工完成，半精銑刀具形狀與精銑刀具相同，由于余量的增加，刀具直徑應滿足加工要求，生成刀軌；因刀具軌跡的長度增加，進而確定刀具的切削壽命，根據(jù)刀具切削的長度作為衡量，選擇具有足夠切削壽命的刀具，完成切削；

3)選取切削參數(shù)；

第一切削參數(shù)與刀具壽命為相對應關系，根據(jù)刀具的切削壽命，選取切削參數(shù)，完成切削；第二切削參數(shù)根據(jù)半精銑、精銑加工方式選取相應的切削參數(shù)；具體是半精銑以大的材料去除率為主，采用大切深低進給的方式，精銑以獲得良好的表面質(zhì)量為主，采用小切深大進給的方式；以鈦合金為例，半精銑切削速度60m/min，精銑切削速度150～300m/min；

4)選擇加工方式—等參數(shù)層銑；

該方法須采用精銑的加工方式進行，且半精銑的加工方式必須與精銑的加工方式相同；采用等參數(shù)層銑的方式，以便獲得好的加工表面質(zhì)量；

5)生成數(shù)控刀具軌跡；

利用通用軟件ug(三維cad/cam設計加工軟件)或?qū)Ｓ密浖ax-pac(透平葉輪數(shù)控加工編程軟件包)的多軸編程功能，按步驟4)方式，生成數(shù)控刀具軌跡；該軌跡特點為半精銑、精銑混合進行，即先進行若干數(shù)量半精銑加工、再進行精銑加工，后再進行半精銑加工，依次進行；例如半精加工程序有5層，即bj1、bj2......bj5；精銑程序有10層，即為j1、j2......j10，加工程序執(zhí)行順序是bj1、bj2、j1、bj2、j2、j3、bj3、j4、j5、bj4、j6、j7、bj5、j8、j9、j10；

6)編輯數(shù)控程序；

如果步驟5)中，軟件只能生成單獨的半精銑、精銑程序，此時，需要手動將半精銑、精銑程序以層為單位進行拆分，即每一層為一段程序，根據(jù)半精銑、精銑程序的刀路數(shù)再進行組合；

7)數(shù)控程序仿真；

如果是軟件正常生成的程序，未經(jīng)人工修改，只需要通過數(shù)控仿真，這里采用vericut軟件，驗證程序正確性即可；如果經(jīng)過步驟6)獲得的程序，還需要關注半精銑與精銑的順序是否恰當，即同一個加工位置先進行半精銑加工后在進行精銑加工；如果不是該順序，返回步驟6，繼續(xù)編輯程序，直到本步驟合格后，開始加工。

本發(fā)明的優(yōu)點是：該方法可以有效的增強銑削系統(tǒng)的剛性，提高加工效率獲得良好的表面質(zhì)量。同時，避免了其他剛性增強方法的缺點，不增加非加工時間、避免了接刀痕的產(chǎn)生、又不需要額外的工序，是一種可靠且便捷的加工方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的余量加工示意圖。

圖2是本發(fā)明的等參數(shù)層銑示意圖。

圖3是本發(fā)明的循環(huán)銑刀軌順序圖。

具體實施方式

如圖1-3所示，一種整體葉盤葉片循環(huán)銑削剛性增強方法，該方法將加工過程中的半精銑與精銑刀軌循環(huán)組合，配合余量分布，實現(xiàn)增強系統(tǒng)剛性，又避免接刀痕的產(chǎn)生；

該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)葉型的剛性強弱，確定葉型的精銑及半精銑余量；

根據(jù)葉型的葉展長度、葉尖處的最大厚度，判斷葉型剛性的強弱，一般為精銑余量設定為葉尖處0.2mm，葉根處余量0.3mm，余量呈梯度變化，也可根據(jù)實際情況進行調(diào)整；該過程需保證葉型半精銑剛性，加工不產(chǎn)生振顫，半精銑余量一般設為0.5mm；

2)選取刀具；

該方法是將半精銑、精銑同時加工完成，半精銑刀具形狀與精銑刀具相同，由于余量的增加，刀具直徑應滿足加工要求，生成刀軌；因刀具軌跡的長度增加，進而確定刀具的切削壽命，根據(jù)刀具切削的長度作為衡量，選擇具有足夠切削壽命的刀具，完成切削；

3)選取切削參數(shù)；

第一切削參數(shù)與刀具壽命為相對應關系，根據(jù)刀具的切削壽命，選取切削參數(shù)，完成切削；第二切削參數(shù)根據(jù)半精銑、精銑加工方式選取相應的切削參數(shù)；具體是半精銑以大的材料去除率為主，采用大切深低進給的方式，精銑以獲得良好的表面質(zhì)量為主，采用小切深大進給的方式；以鈦合金為例，半精銑切削速度60m/min，精銑切削速度150～300m/min；

4)選擇加工方式—等參數(shù)層銑；

該方法須采用精銑的加工方式進行，且半精銑的加工方式必須與精銑的加工方式相同；采用等參數(shù)層銑的方式，以便獲得好的加工表面質(zhì)量；

5)生成數(shù)控刀具軌跡；

利用通用軟件ug(三維cad/cam設計加工軟件)或?qū)Ｓ密浖ax-pac(透平葉輪數(shù)控加工編程軟件包)的多軸編程功能，按步驟4)方式，生成數(shù)控刀具軌跡；該軌跡特點為半精銑、精銑混合進行，即先進行若干數(shù)量半精銑加工、再進行精銑加工，后再進行半精銑加工，依次進行；例如半精加工程序有5層，即bj1、bj2......bj5；精銑程序有10層，即為j1、j2......j10，加工程序執(zhí)行順序是bj1、bj2、j1、bj2、j2、j3、bj3、j4、j5、bj4、j6、j7、bj5、j8、j9、j10；

6)編輯數(shù)控程序；

如果步驟5)中，軟件只能生成單獨的半精銑、精銑程序，此時，需要手動將半精銑、精銑程序以層為單位進行拆分，即每一層為一段程序，根據(jù)半精銑、精銑程序的刀路數(shù)再進行組合；

7)數(shù)控程序仿真；

如果是軟件正常生成的程序，未經(jīng)人工修改，只需要通過數(shù)控仿真，這里采用vericut軟件，驗證程序正確性即可；如果經(jīng)過步驟6)獲得的程序，還需要關注半精銑與精銑的順序是否恰當，即同一個加工位置先進行半精銑加工后在進行精銑加工；如果不是該順序，返回步驟6，繼續(xù)編輯程序，直到本步驟合格后，開始加工。

在選用通用軟件或?qū)Ｓ密浖r，如果提供步驟5)中的刀具軌跡設計功能，可以直接生成程序，此時可以跳過步驟6)，直接進行步驟7)；如果通用軟件無該功能，可分別生成半精銑、精銑程序，執(zhí)行步驟6)。

實施例

整體葉盤為鈦合金材料，葉片最大外徑尺寸：φ532mm；葉片的最小外徑尺寸：φ460mm；葉片的最大弦寬尺寸：26.5mm；葉片總數(shù)：79片；相鄰葉片最小間距：約10mm；

步驟如下：

1)確定葉型的精銑及半精銑余量：這里葉型半精銑余量選取為0.5mm；精銑余量按梯度分配，葉尖處設為0.2mm，葉根處為0.3mm。

2)選取合適的刀具；

根據(jù)相鄰葉片的最小間距初步選擇直徑φ8mm的球頭銑刀，經(jīng)計算該刀具直徑滿足半精銑、精銑程序的要求；經(jīng)查閱刀具手冊，刀具壽命滿足要求。

3)選取合適的切削參數(shù)；

通過試驗，半精銑加工參數(shù)為：切削速度60m/min，每齒進給量0.1mm/齒；精銑加工參數(shù)為：切削速度150m/min，每齒進給量0.04mm/齒；

4)選擇合適的加工方式—等參數(shù)層銑；

5)生成數(shù)控刀具軌跡；

利用專業(yè)軟件maxpac，采用等參數(shù)層銑方式，生成刀具軌跡，如圖2。其中，半精銑軌跡71層，精銑軌跡140層，刀軌順序如圖3。由于直接生成程序，跳過步驟6)。

7)數(shù)控程序仿真；

利用vericut軟件對刀具軌跡進行仿真，并檢查仿真中是否存在過切、刀具干涉等情況，無問題，進行零件加工。

使用該方法后，零件(葉身部位)效果對比：

由上表可見，該方法取消了填充材料所耗費的輔助時間，同時，避免了分層的接刀痕跡的產(chǎn)生，由于系統(tǒng)剛性的增強，提高了表面質(zhì)量，加工參數(shù)—切削速度、進給都有一定的提升，縮短了加工時間。