一種壓氣機轉子葉片型面的數控加工方法技術

本發明專利技術公開了一種壓氣機轉子葉片型面的數控加工方法，包括葉片的夾持，銑削刀具的選擇，葉片的銑削方式和葉片的銑削順序，所述葉片的后端夾持采用拉緊夾持；所述銑削刀具選用圓柱刀；所述葉片的銑削方式為螺旋環繞銑削；所述葉片的銑削順序為先切邊，接著銑葉身，再銑緣板最后清根。本發明專利技術減少了加工中的變形，保證了葉片的幾何精度和位置精度，提高了刀具的使用壽命和葉片表面的完整性，同時提高了加工效率，解決了過切和刀路紊亂的問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及復雜壓氣機轉子葉片型面的數控加工方法，屬于特殊零件的機械加工領域。
技術介紹
航空發動機葉片是技術密集，高投入，高風險的產品，對航空發動機工作的安全性和可靠性產生直接影響。壓氣機是航空發動機的最關鍵的部件之一，對發動機推重比、壽命、可靠性、安全性、維護性等均有直接的影響。國外先進航空發動機企業對于壓氣機葉片加工，具有較為先進的成熟的型面精密鍛造、型面精密輥軋、精密電解、電火花加工、型面精密數控銑削、型面精密數控磨削、型面自動光整拋光等技術。但是，這些先進制造技術一直作為其國家的核心機密，很少對外報導，對我國科研人員更是嚴密封鎖。因此對國外航空發動機葉片先進加工工藝了解不多。壓氣機轉子葉片葉身薄，形狀扭曲，前后緣圓弧半徑小，型面精度要求高，數控加工時容易變形；而且葉片材料通常是高溫合金、鈦合金或者不銹鋼材料，加工過程中刀具磨損快；導致葉片幾何精度和位置精度無法保證。目前國內壓氣機轉子葉片的型面加工，主要有磨削加工、電解加工、數控銑削加工三種，都是對鍛造毛坯的去余量加工，而葉身型面的數控加工存在加工易變形，刀具易磨損，前后緣圓弧不易保證等問題。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提供一種復雜壓氣機轉子葉片型面的數控加工方法及裝置，解決復雜壓氣機轉子葉片型面難以實現精密數控加工的問題。本專利技術的技術方案如下：一種復雜壓氣機轉子葉片型面的數控加工方法，包括葉片的夾持，銑削刀具的選擇，葉片的銑削方式和葉片的銑削順序，所述葉片的后端夾持采用拉緊夾持；所述銑削刀具選用圓柱刀；所述葉片的銑削方式為螺旋環繞銑削，即銑刀圍繞葉片螺旋地從葉尖往葉根方向銑削，環繞軸線為機床水平旋轉軸，螺旋步距一般為0.5mm，葉盆葉背一起加工，減小單面加工時加工變形；所述葉片的銑削順序為先切邊，接著銑葉身，再銑緣板最后清根。所述螺旋環繞銑削的第一圈采用分層環繞切削方式進給，減少第一圈刀具滿刃切削受到的切削抗力。所述緣板銑削時，分粗精銑兩次銑削，先用大直徑的球頭刀去除大部分余量，再用小直徑的球頭刀精加工。一種夾持葉片的裝置，包括用于夾緊葉片一端榫頭的卡盤，以及用于夾緊葉片的工藝軸頸的彈簧夾頭，彈簧夾頭與氣缸相連。葉片一端通過卡盤夾緊葉片榫頭定位，另一端使用彈簧夾頭夾緊葉片的工藝軸頸來拉緊，減小加工變形。綜上，本專利技術的改進效果體現在以下方面：1)由于葉片薄，剛性差，通過改進現有的裝夾方式為后端拉緊，減小加工變形。2)改變單面銑削的加工方式，采用螺旋環繞的銑削方式加工，從而減小加工過程中的變形。3)采用合適的加工順序，即先切邊，接著銑葉身，再銑緣板最后清根，逐步均勻地去除葉身余量，減小刀具受力和加工變形。4)采用合適的刀具，選用合適的加工參數進行加工，在提高效率的同時又保證了葉片的表面質量。本專利技術一方面通過裝夾方式、加工方式、加工順序的改變，減少了加工中的變形，保證了葉片的幾何精度和位置精度；另一方面是通過選擇合適的刀具和參數的優化提高了刀具的使用壽命和葉片表面的完整性，同時提高了加工效率。附圖說明圖1是本專利技術的葉片裝夾示意圖；圖2是某型機五級轉子葉片的加工參數表。具體實施方式如圖1所示，為本專利技術中壓氣機轉子葉片的裝夾方式，一端用卡盤1夾緊葉片2榫頭3定位，另一端通過連接氣缸5的彈簧夾頭4夾住葉片2工藝軸頸輔助拉緊，用圓柱銑刀切邊，去除葉片2前后緣的余量，再用圓柱銑刀螺旋銑削葉身，球頭刀粗精銑緣板，最后再用球頭刀螺旋銑削葉片2根部。具體來說，本專利技術給出的數控加工方法如下：1、根據葉型曲率半徑，確定刀具半徑，在曲率半徑允許的條件下，盡可能選用圓柱刀，增大刀具加工步距，提高加工效率，例如某型機三級轉子葉片，葉片表面縱向最小曲率半徑為11mm，選用直徑10mm，下半徑1mm的圓柱銑刀。2、針對葉身與緣板轉接R處(圖1中葉片2左端葉身根部處)毛坯余量大的問題，在程序上采用粗精分層加工，先用大直徑的球頭刀去除大部分余量，再用小直徑的球頭刀精加工，減少刀具抗力，提高刀具壽命。3、根據毛坯余量、零件材料及使用的刀具直徑、刃數，計算出合適的主軸轉速和切削進給，并根據實際加工情況進行微調，最終固化加工參數，保持加工穩定性。以加工某型機五級轉子葉片為例，材料為高溫合金，毛坯余量為單面0.6～1mm。采用三把刀具，刀具為帶涂層的硬質合金刀，如圖2所示為其工藝參數表，計算參數如下：每齒吃刀量fz＝F/S*Z；刀具線速度Vc＝π*D*S/1000，D為刀具直徑，單位：mm。4、為減少葉身第一刀滿齒切削的切削抗力，采用分層環繞切削的進給方式，就是定義在理論型面上有1～2mm的余量，分3～5圈螺旋向下切削，減少第一圈刀具滿刃切削受到的切削抗力，減小對刀刃的損傷，提高刀具的耐用度。5、目前，大部分葉片銑葉身在機床上安裝時，一端通過榫頭3固定在裝在卡盤1的夾具上，另一端通過工藝凸臺上的頂尖孔用頂尖頂緊，這樣的裝夾方式容易使葉片2在加工后產生變形。為了減少變形，將后端頂尖頂的方式改為氣動的“拉桿”來拉緊即通過圓形的工藝凸臺使用彈簧夾頭4來拉緊(圖1中，卡盤1安裝在機床主旋轉軸上，另一端氣缸5連接在機床副旋轉軸上，兩個旋轉軸同步旋轉)，變頂力為拉力，減小加工變形。6、改變原來的加工順序，由先切邊，接著銑葉身，再清根最后銑緣板改為先切邊，接著銑葉身，再銑緣板最后清根，這樣可以避免清根時由于根部R處余量大造成擠刀，在葉身上擠出溝壑。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復雜壓氣機轉子葉片型面的數控加工方法，包括葉片(2)的夾持，銑削刀具的選擇，葉片(2)的銑削方式和葉片(2)的銑削順序，其特征在于：所述葉片(2)的后端夾持采用拉緊夾持；所述銑削刀具選用圓柱刀；所述葉片(2)的銑削方式為螺旋環繞銑削；所述葉片(2)的銑削順序為先切邊，接著銑葉身，再銑緣板最后清根。

【技術特征摘要】
1.一種復雜壓氣機轉子葉片型面的數控加工方法，包括葉片(2)的夾持，銑削刀具的選擇，葉片(2)的銑削方式和葉片(2)的銑削順序，其特征在于：所述葉片(2)的后端夾持采用拉緊夾持；所述銑削刀具選用圓柱刀；所述葉片(2)的銑削方式為螺旋環繞銑削；所述葉片(2)的銑削順序為先切邊，接著銑葉身，再銑緣板最后清根。2.根據權利要求1所述的一種復雜壓氣機轉子葉片型面的數控加工方法，其特征在于：所述螺旋環繞銑削為銑刀圍繞葉片(2)螺旋地從葉尖往葉根方向銑削，環繞軸線為機床水平旋轉軸，螺旋步距為0.5m...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王家俊，夏玥，趙萬平，殷明，羅江，
申請(專利權)人：貴州黎陽航空動力有限公司，
類型：發明
國別省市：貴州;52