一種大型柔性葉片的高效數(shù)控加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及大型柔性葉片的高效數(shù)控加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，末級(jí)大葉片加工時(shí)間長(zhǎng)，一片1375葉片加工時(shí)間為38個(gè)小時(shí)，一片1029葉片加工時(shí)間為24個(gè)小時(shí)，單只葉片加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)嚴(yán)重影響了葉片的生產(chǎn)進(jìn)度。加工過(guò)程中常常出現(xiàn)“坑點(diǎn)”、“搓衣板”等現(xiàn)象，也嚴(yán)重影響葉片質(zhì)量，如圖1所示。同時(shí)，加工完成的葉片有一定比例由于振動(dòng)造成葉片報(bào)廢，無(wú)形中增加了葉片的投料成本。以往的解決方式一一分層加工導(dǎo)致刀片消耗嚴(yán)重，僅以1375葉片精銑汽道為例，兩層精銑凸臺(tái)周邊汽道需要耗費(fèi)R3.1非標(biāo)準(zhǔn)方肩刀片(專門(mén)定制)25片，大大地增加了葉片加工的生產(chǎn)成本。這些都是目前大型柔性葉片加工急需要?jiǎng)?chuàng)新改進(jìn)的內(nèi)容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有方法加工時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高以及葉片加工時(shí)顫刀等引起的葉片表面坑洼不平的問(wèn)題，而提出一種大型柔性葉片的高效數(shù)控加工方法。
[0004]上述的發(fā)明目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]步驟一、葉片凸臺(tái)加工:葉片凸臺(tái)位于葉片的中間位置，采用登高輪廓銑的方式進(jìn)行銑削加工去除余量，經(jīng)過(guò)登高輪廓銑去除余量以后，使用面銑刀采用30° — 45°之間的側(cè)傾角將葉片凸臺(tái)與汽道之間的汽道圓角加工到產(chǎn)品要求的尺寸；
[0006]其中，汽道圓角加工時(shí)汽道與汽道圓角相連部分的余量剩余3mm不加工;汽道與汽道圓角相連部分的余量由鑲嵌R10柳葉刀片的球頭刀D20加工去除；
[0007]層銑凸臺(tái)及層銑凸臺(tái)邊緣不大于20mm內(nèi)時(shí)，采用燕尾仿形銑刀D32鑲嵌R5圓刀片；
[0008]步驟二、汽道加工:采用等步距的方式加工，刀具采用直桿四軸聯(lián)動(dòng)加工方式或采用鑲嵌方肩刀片R1.6的玉米銑刀；
[0009]汽道錐面采用鑲嵌R6圓刀片的D40仿形刀將汽道錐面加工到余量0.2mm;
[0010]汽道型線、葉片圍帶型線加工:采用直桿四軸聯(lián)動(dòng)加工汽道型線和葉片圍帶型線到余量0.2mm;
[0011]步驟三、葉片凸臺(tái)和汽道加工完成后進(jìn)行合金槽加工:采用來(lái)回銑合金槽型線，一刀順銑一刀逆銑，切深:0.2mm，轉(zhuǎn)速S = 5000/min，進(jìn)給量F= 1600，刀具D10R1，完成柔性葉片的高效數(shù)控加工方法。
[0012]發(fā)明效果
[0013]1、加工效率上:原加工工藝方案耗時(shí)38個(gè)小時(shí)(1375葉片)、28個(gè)小時(shí)(1029葉片)，新工藝方案耗時(shí)僅為20個(gè)小時(shí)(1375葉片)、16個(gè)小時(shí)(1029葉片)，數(shù)據(jù)為實(shí)際生產(chǎn)加工時(shí)間，加工時(shí)間短，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，解決了葉片加工時(shí)顫刀等引起的葉片表面坑洼不平的現(xiàn)象。
[0014]2、刀片耗費(fèi)上:
[0015]1029 葉片
[0016]原加工方案耗費(fèi)D40R6刀片1.5片，D40R5刀片4片，D40R3.1刀片7.5片;新工藝方案耗費(fèi)D32R1.6刀片8片。
[0017]1375 葉片
[0018]原加工方案耗費(fèi)D40R5刀片15片，D40R3.1刀片15?20片;新工藝方案耗費(fèi)D32R1.6刀片10片。
[0019]3、表面質(zhì)量方面:原工藝方案表面質(zhì)量光滑，刀紋細(xì)密;新方案表面質(zhì)量較原方案差，刀紋較粗，但符合拋光處理要求。葉片的表面質(zhì)量如圖12。
[0020]4、葉片各關(guān)鍵尺寸方面:
[0021]1)、葉片長(zhǎng)度方向變形量< 1.5mm，符合工藝要求。
[0022]2)、葉片型線曲率符合工藝尺寸要求。
[0023]3)、表面精度符合拋光要求。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為1375葉片表面出現(xiàn)的“搓衣板”顫紋圖；
[0025]圖2為凸臺(tái)周邊層銑去余量圖；
[0026]圖3為四軸精銑汽道所采用的加工方式圖
[0027]圖4為銑刀對(duì)葉片的作用力圖
[0028]圖5為根冠圓錐面加工圖
[0029]圖6為根冠汽道、圓角加工圖
[0030]圖7為五軸聯(lián)動(dòng)精銑合金槽所采用的方式前后對(duì)比圖
[0031]圖8為燕尾仿形銑刀D32R5圖
[0032]圖9為玉米銑刀圖
[0033]圖10為仿形銑刀D40R6圖
[0034]圖11為D20R10柳葉刀圖
[0035]圖12為新方法加工的大葉片表面質(zhì)量圖；
[0036]圖13為法拉利五軸加工中心(機(jī)床型號(hào)N530)葉根方位夾具為葉根齒形夾具圖；
[0037]圖14為層銑、登高輪廓銑加工方式圖；
[0038]圖15為法拉利五軸加工機(jī)床俯視圖；
[0039]圖16為法拉利五軸加工機(jī)床側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖15、圖16說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的一種大型柔性葉片的高效數(shù)控加工方法具體為:
[0041]該方案使用的是法拉利五軸加工中心(機(jī)床型號(hào)N530)葉根方位夾具為葉根齒形夾具，如圖13該夾具與葉根型線完全一致，與葉根抱死固定;葉冠為壓板式固定；
[0042]加工順序:先加工凸臺(tái)—凸臺(tái)圓角—凸臺(tái)周邊汽道部分—向兩側(cè)根冠方向加工其他部分；
[0043]步驟一、葉片凸臺(tái)加工:如圖2所示(圖示部分為葉片的凸臺(tái)(專業(yè)術(shù)語(yǔ):英文縮寫(xiě):snub)部分，)葉片凸臺(tái)位于葉片的中間位置，葉片五軸機(jī)床加工前的毛坯是由四軸機(jī)床加工后得到的，由于四軸機(jī)床自身自由度的限制，造成了上圖所示五軸機(jī)床加工前凸臺(tái)部分與實(shí)際產(chǎn)品相比:法線方向余量不均勻。若采用以往的仿形精加工，會(huì)造成余量大的地方噪聲大，刀具磨損嚴(yán)重甚至折斷刀片。采用登高輪廓銑的方式，多個(gè)工位進(jìn)行銑削加工去除余量，目的是使葉片凸臺(tái)部分法線方向余量均勻，為后續(xù)仿形精加工去余量。單面剩余余量葉片加工后的曲面與實(shí)際產(chǎn)品相比:法線方向上剩余:0.7mm，如圖2所示。層銑時(shí)層銑就是登高輪廓銑。通過(guò)每一層的加工將葉片的曲面加工出來(lái);經(jīng)過(guò)登高輪廓銑去除余量以后，考慮葉片根冠相對(duì)剛性較好，可以不再分層，使用面銑刀(面銑刀為通用刀具，什么廠家都有)采用30° — 45°之間的側(cè)傾角將葉片凸臺(tái)與汽道之間的汽道圓角加工到產(chǎn)品要求的尺寸;這是由于此時(shí)葉片凸臺(tái)部分余量均勻，故不必?fù)?dān)心某處余量大造成的振動(dòng)等問(wèn)題。那么，由于圓錐面余量大，故錐面的加工采用D40R6的粗銑刀直接將根冠圓錐面加工到余量0.2mm;
[0044]其中，汽道圓角加工時(shí)汽道與汽道圓角相連部分的余量剩余3mm不加工；原因是，粗銑刀越向圓角部分加工，切削量就越大;滿刀切削容易造成“悶刀”。所以粗銑刀不用將汽道和圓角部分加工到工藝尺寸，留量3mm即可。汽道與汽道圓角相連部分的余量由鑲嵌R10柳葉刀片的球頭刀D20加工去除；如圖5所示;走刀方式形似銑刀“推著走”，如圖6所示，圖11為柳葉刀圖。
[0045]層銑凸臺(tái)及層銑凸臺(tái)邊緣不大于20mm內(nèi)時(shí)，葉片余量大且不均勻，采用燕尾仿形銑刀D32鑲嵌R5圓刀片；圓刀片的特點(diǎn)是抗沖擊較好，刀體直徑小于切削直徑，有利于避讓凸臺(tái)容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜走刀軌跡，故此種燕尾仿形銑刀適合此序加工。如圖8，圖14;
[0046]步驟二、汽道加工:不再采用以往變步距的方式(中分面與起始面不平行)加工，而是采用等步距的方式(中分面與起始面平行)加工，這是因?yàn)樽儾骄嗉庸て廊菀自斐扇~片受力不均，從而造成葉片加工過(guò)程中出現(xiàn)顫紋，如圖3所示，繞圈加工的每層刀軌都是相互平行等步距的；為了減小銑刀對(duì)葉片的作用力，刀具采用直桿四軸聯(lián)動(dòng)加工方式或采用鑲嵌方肩刀片R1.6的玉米銑刀;通過(guò)試驗(yàn)證明:R太小的R0.8刀片磨損太快，而R較大的R3.2刀片加工時(shí)對(duì)葉片的作用力過(guò)大，出現(xiàn)顫紋。如圖9;
[0047]汽道錐面加工:由于根冠周邊部分剛性較好，采用鑲嵌R6圓刀片的D40仿形刀將汽道錐面加工到余量0.2mm;如圖10;
[0048]汽道型線、葉片圍帶型線加工:由于葉片剛性差，受力大時(shí)容易出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象出現(xiàn)顫紋，考慮放棄五軸聯(lián)動(dòng)加工葉片型線的方式，采用直桿四軸聯(lián)動(dòng)(型號(hào):1375葉片、1029葉片)、大切深、小步距、一步到位高速加工汽道型線和葉片圍