專利名稱：開(kāi)式整體葉盤(pán)通道復(fù)合粗加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)式整體葉盤(pán)通道加工方法，特別是涉及一種開(kāi)式整體葉盤(pán)通道復(fù)合粗加工方法。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)“胡創(chuàng)國(guó)，張定華，任軍學(xué)，王增強(qiáng).開(kāi)式整體葉盤(pán)通道插銑粗加工技術(shù)的研究.中國(guó)機(jī)械工程.2007，18(2) : 153-155”針對(duì)整體葉盤(pán)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，從鍛造毛坯到最終零件加工成形，提出了開(kāi)式整體葉盤(pán)通道的五坐標(biāo)插銑粗加工方法。利用直紋面逼近葉型曲面，進(jìn)而確定通道粗加工區(qū)域的邊界輪廓；通過(guò)連接刀心軌跡線和刀軸驅(qū)動(dòng)線上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)，規(guī)劃插銑粗加工葉盤(pán)通道時(shí)的刀具軌跡。開(kāi)式整體葉盤(pán)是現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成 部分，已在現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)和制造中取得較為廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的葉片和輪轂裝配葉盤(pán)結(jié)構(gòu)相比，整體葉盤(pán)省去了連接的榫頭和榫槽，簡(jiǎn)化了航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，具有提高推重t匕、改善氣動(dòng)性能、延長(zhǎng)轉(zhuǎn)子使用壽命和提高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，但由于整體葉盤(pán)通道窄且深，開(kāi)敞性差，必須采用五坐標(biāo)方法進(jìn)行加工。開(kāi)式整體葉盤(pán)鍛造毛坯一般為矮圓柱狀，材料多為鈦合金、高溫合金等難加工材料。從毛坯到成品的加工過(guò)程，需要去除約90%的余量，其中絕大部分是在粗加工葉盤(pán)通道過(guò)程中完成的。因此，整體葉盤(pán)通道粗加工工藝方法的優(yōu)劣對(duì)縮短加工時(shí)間和降低加工成本有著重要的意義。目前開(kāi)式整體葉盤(pán)主要采用數(shù)控高效插銑工藝方法，與傳統(tǒng)的側(cè)銑加工方式相t匕，加工效率提高，且因改變刀具受力方向，使刀具不易折損。但插銑工藝仍存在加工效率偏低、成本較高的問(wèn)題，無(wú)法滿足現(xiàn)代航空工業(yè)對(duì)整體結(jié)構(gòu)件越來(lái)越廣泛的需求，所以，研究一種應(yīng)用于開(kāi)式整體葉盤(pán)通道粗加工的新方法，用以大幅提高葉盤(pán)通道的加工效率，降低葉盤(pán)制造成本，具有非常重要的意義。加工一個(gè)去除量為2428233mm3的開(kāi)式整體葉盤(pán)，利用單側(cè)銑方法加工需要82. 02小時(shí)，利用插銑加側(cè)銑方法加工需要30. 86小時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有開(kāi)式整體葉盤(pán)通道粗加工方法效率低的不足，本發(fā)明提供一種開(kāi)式整體葉盤(pán)通道復(fù)合粗加工方法。該方法采用盤(pán)銑、插銑和側(cè)銑的復(fù)合加工方法，由于盤(pán)銑的加工效率遠(yuǎn)大于插銑的加工效率，并且能夠去除60% -80%的粗加工余量；另外20% -40%的整體葉盤(pán)余量通過(guò)插銑的方法來(lái)完成，工件通過(guò)一次裝夾即可完成所有的數(shù)控銑削加工工藝，可以提高開(kāi)式整體葉盤(pán)通道粗加工的效率。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種開(kāi)式整體葉盤(pán)通道復(fù)合粗加工方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟步驟一、首先需對(duì)盤(pán)銑加工區(qū)域進(jìn)行劃分，將盤(pán)銑加工可完成最大余量去除。此后，劃分插銑加工區(qū)域和側(cè)銑加工區(qū)域。針對(duì)不同整體葉盤(pán)類(lèi)型，采用不同直徑的盤(pán)銑刀進(jìn)行切削加工。步驟二、按照步驟一劃分的加工區(qū)域，對(duì)裝夾好的開(kāi)式整體葉盤(pán)分別從正面、上偵U、下側(cè)多次對(duì)盤(pán)銑刀可達(dá)通道區(qū)域進(jìn)行大余量去除。每完成一次盤(pán)銑切削，盤(pán)銑刀退出工件，擺動(dòng)合適的角度后，進(jìn)行下一次的切削，直到完成通道的盤(pán)銑粗加工為止。步驟三、步驟二結(jié)束后，退出盤(pán)銑刀，控制工作臺(tái)移動(dòng)至擺角銑頭所在的加工區(qū)域，對(duì)盤(pán)銑加工后通道余留的加工痕跡和盤(pán)銑加工不可達(dá)區(qū)域進(jìn)行高效五坐標(biāo)插銑加工，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)槽和曲面成型。步驟四、完成步驟三后，采用側(cè)銑加工方式，對(duì)插銑加工后余留的棱邊及葉根無(wú)法用插銑加工的部分進(jìn)行側(cè)銑加工，保留精加工所需要的余量，為精加工做好準(zhǔn)備。本發(fā)明的有益效果是由于采用盤(pán)銑、插銑和側(cè)銑的復(fù)合加工方法，由于盤(pán)銑的加工效率遠(yuǎn)大于插銑的加工效率，并且能夠去除60%-80%的粗加工余量；另外20%-40%的整體葉盤(pán)余量通過(guò)插銑的方法來(lái)完成，工件通過(guò)一次裝夾即可完成所有的數(shù)控銑削加工工 藝，提高了開(kāi)式整體葉盤(pán)通道粗加工的效率。以去除量為2428233mm3的開(kāi)式整體葉盤(pán)粗加工為例，用時(shí)由背景技術(shù)的30. 86小時(shí)降低為7. 28小時(shí)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。


圖I是本發(fā)明方法用復(fù)合銑數(shù)控機(jī)床示意圖。圖2是經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法盤(pán)銑加工后葉盤(pán)通道的示意圖。圖3是經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法插銑加工后葉盤(pán)通道的示意圖。圖4是經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法側(cè)銑加工后葉盤(pán)通道的示意圖。圖5是本發(fā)明方法盤(pán)銑加工過(guò)程示意圖。圖6是本發(fā)明方法插銑加工過(guò)程示意圖。圖7是本發(fā)明方法側(cè)銑加工過(guò)程示意圖。圖中，I-A軸擺角銑頭；2_盤(pán)銑加工動(dòng)力頭；3-開(kāi)式整體葉盤(pán)工件；4_工作臺(tái)；5-通道。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)DI 一 7。本發(fā)明開(kāi)式整體葉盤(pán)通道復(fù)合粗加工方法，以某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)式整體葉盤(pán)通道粗加工為例，具體步驟如下首先將開(kāi)式整體葉盤(pán)工件3裝夾在整體葉盤(pán)高效強(qiáng)力復(fù)合銑數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)4上，將工作臺(tái)4移動(dòng)至盤(pán)銑加工動(dòng)力頭2的加工范圍內(nèi)；根據(jù)所加工的整體葉盤(pán)類(lèi)型，選擇合適直徑的盤(pán)銑刀具，所使用的盤(pán)銑刀直徑范圍為120mm-600mm ;規(guī)劃盤(pán)銑刀的加工區(qū)間，使盤(pán)銑刀對(duì)葉盤(pán)通道進(jìn)行最大余量的去除，同時(shí)避免發(fā)生干涉。之后進(jìn)行盤(pán)銑開(kāi)槽加工。根據(jù)盤(pán)銑加工區(qū)間的規(guī)劃，分別從葉盤(pán)毛坯的正面、上偵U、下側(cè)幾面對(duì)葉盤(pán)通道進(jìn)行開(kāi)槽加工；首先根據(jù)盤(pán)銑加工區(qū)間優(yōu)化結(jié)果，對(duì)準(zhǔn)開(kāi)槽區(qū)域，調(diào)整盤(pán)銑刀的位置、角度，然后進(jìn)刀，第一次進(jìn)刀加工完成后，保持盤(pán)銑刀轉(zhuǎn)速，按照進(jìn)刀軌跡退出盤(pán)銑刀；其次，根據(jù)盤(pán)銑刀具軌跡優(yōu)化結(jié)果，準(zhǔn)備進(jìn)行第二次進(jìn)刀，調(diào)整盤(pán)銑刀角度，然后進(jìn)行下一次的進(jìn)刀切削，切削完成后，依然按照第二次進(jìn)刀路徑退出盤(pán)銑刀。這樣依次進(jìn)刀、退刀，直到完成盤(pán)銑余量去除為止。盤(pán)銑加工可去除通道余量的65%左右。盤(pán)銑動(dòng)力頭依靠伺服電機(jī)和蝸輪蝸桿副實(shí)現(xiàn)銑刀的擺動(dòng)，擺動(dòng)范圍為0° -360° ;盤(pán)銑加工能夠保證最小加工余量為1_。加工完成后，通道形貌如圖3所示，通過(guò)盤(pán)銑完成的整體葉盤(pán)葉片，可以看出盤(pán)銑刀加工后的葉盤(pán)通道保留了大量的盤(pán)銑痕跡，去除了大量的通道余量。由于盤(pán)銑的加工效率遠(yuǎn)大于插銑的加工效率，并且能夠去除60% -80%的粗加工余量；所以利用盤(pán)銑頭結(jié)構(gòu)能夠利用更短的時(shí)間，在保證不損壞整體葉盤(pán)的情況下，完成去除整體葉盤(pán)余量的工作。盤(pán)銑加工結(jié)束后，將復(fù)合加工機(jī)床工作臺(tái)4移動(dòng)至A軸擺角銑頭I所在加工范圍內(nèi)，進(jìn)行五坐標(biāo)插銑加工，首先根據(jù)整體葉盤(pán)的尺寸及型號(hào)選擇合適的插銑刀具，并換刀，然后，根據(jù)機(jī)床自帶的編程系統(tǒng)計(jì)算出經(jīng)盤(pán)銑后的插銑路徑以及插銑的位置和方向角。同時(shí)，控制系統(tǒng)控制插銑刀的位置和整體葉盤(pán)的位置，兩者相互完成后，進(jìn)行插銑。根據(jù)系統(tǒng)求出的位置進(jìn)行第一次插銑，然后插銑后的刀具在完成插銑動(dòng)作后，要按照該刀的進(jìn)刀方向退出插銑刀。然后，控制系統(tǒng)將插銑頭移動(dòng)到下次進(jìn)行插銑的位置后，進(jìn)行第二刀插銑，同樣，退刀方法與第一刀的退刀方法相同。依次進(jìn)行，最后完成插銑的走刀，完成插銑的整個(gè)過(guò)程。插銑加工主要完成葉片型面成型的工作，對(duì)盤(pán)銑加工后的痕跡及盤(pán)銑加工不可達(dá)區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)槽加工，插銑加工完成后，葉盤(pán)通道最大加工余量為2. 5mm，其形貌如圖4所示。 最后進(jìn)行側(cè)銑加工，同樣在A軸擺角銑頭I下完成。采用五坐標(biāo)側(cè)銑加工方式，通過(guò)機(jī)床自身的編程系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)對(duì)整體葉盤(pán)盤(pán)銑插銑加工后余留的加工棱邊以及插銑無(wú)法很好加工的葉根部位進(jìn)行計(jì)算，并由控制系統(tǒng)控制側(cè)銑刀的位置、方向等方位控制。對(duì)準(zhǔn)整體葉盤(pán)需要進(jìn)行插銑的位置后，由數(shù)控系統(tǒng)控制第一刀的進(jìn)刀量，保證側(cè)銑區(qū)域的正確性，然后進(jìn)行側(cè)銑。第一刀進(jìn)刀后，側(cè)銑完成時(shí)，要按照進(jìn)刀的軌跡退出側(cè)銑刀頭。然后由數(shù)控系統(tǒng)控制側(cè)銑刀的位置，進(jìn)行第二次側(cè)銑，并且控制側(cè)銑刀的進(jìn)刀量。依此過(guò)程，把各個(gè)需要側(cè)銑的整體葉盤(pán)部位側(cè)銑完成。側(cè)銑主要完成除棱清根工作。加工完成后，通道形貌如圖5所示。某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)式整體葉盤(pán)通道粗加工去除量2428233mm3，用時(shí)7. 28小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)式整體葉盤(pán)通道復(fù)合粗加工方法，其特征在于包括以下步驟 步驟一、首先對(duì)盤(pán)銑加工區(qū)域進(jìn)行劃分，將盤(pán)銑加工可完成最大余量去除；此后，劃分插銑加工區(qū)域和側(cè)銑加工區(qū)域；針對(duì)不同整體葉盤(pán)類(lèi)型，采用不同直徑的盤(pán)銑刀進(jìn)行切削加工； 步驟二、按照步驟一劃分的加工區(qū)域，對(duì)裝夾好的開(kāi)式整體葉盤(pán)分別從正面、上側(cè)、下側(cè)多次對(duì)盤(pán)銑刀可達(dá)通道區(qū)域進(jìn)行大余量去除；每完成一次盤(pán)銑切削，盤(pán)銑刀退出工件，擺動(dòng)合適的角度后，進(jìn)行下一次的切削，直到完成通道的盤(pán)銑粗加工為止； 步驟三、步驟二結(jié)束后，退出盤(pán)銑刀，控制工作臺(tái)移動(dòng)至擺角銑頭所在的加工區(qū)域，對(duì)盤(pán)銑加工后通道余留的加工痕跡和盤(pán)銑加工不可達(dá)區(qū)域進(jìn)行高效五坐標(biāo)插銑加工，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)槽和曲面成型； 步驟四、完成步驟三后，采用側(cè)銑加工方式，對(duì)插銑加工后余留的棱邊及葉根無(wú)法用插銑加工的部分進(jìn)行側(cè)銑加工，保留精加工所需要的余量，為精加工做好準(zhǔn)備。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)式整體葉盤(pán)通道復(fù)合粗加工方法，用于解決現(xiàn)有開(kāi)式整體葉盤(pán)通道粗加工方法效率低的技術(shù)問(wèn)題。技術(shù)方案是首先需對(duì)加工區(qū)域進(jìn)行劃分，劃分出盤(pán)銑加工區(qū)域、插銑加工區(qū)域和側(cè)銑加工區(qū)域。按照劃分的加工區(qū)域，對(duì)開(kāi)式整體葉盤(pán)分別從正面、上側(cè)、下側(cè)進(jìn)行大余量去除。盤(pán)銑粗加工為結(jié)束后，對(duì)盤(pán)銑加工后通道余留的加工痕跡和盤(pán)銑加工不可達(dá)區(qū)域進(jìn)行插銑加工，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)槽和曲面成型。最后采用側(cè)銑加工方式，對(duì)插銑加工后余留的棱邊及葉根無(wú)法用插銑加工的部分進(jìn)行側(cè)銑加工。由于采用盤(pán)銑、插銑和側(cè)銑的復(fù)合加工方法，提高了開(kāi)式整體葉盤(pán)通道粗加工的效率。以去除量為2428233mm3的開(kāi)式整體葉盤(pán)粗加工為例，用時(shí)由背景技術(shù)的30.86小時(shí)降低為7.28小時(shí)。
文檔編號(hào)B23C3/00GK102806380SQ201210308310
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者史耀耀, 李海寧, 寧立群, 李志山, 趙盼, 辛紅敏, 董宏亮, 王懷亮 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)