[发明专利]开式整体叶盘通道多刀具分区域粗加工工艺方法

说明书

本发明提出一种开式整体叶盘多刀具分区域粗加工工艺方法，该方法首先计算得出的最大适用刀具尺寸，选用多把不同尺寸刀具，将叶盘通道划分为多个加工区域，每个区域使用尽可能大的刀具进行粗加工，去除尽量多的材料，可以有效提高开式整体叶盘通道粗加工效率。本发明在不同的加工区域尽可能使用大尺寸刀具进行加工，由于在通道粗加工中大尺寸刀具无论是加工效率还是刚性均优于小尺寸的刀具，并且能够去除超过80％的粗加工余量；另外20％的整体叶盘粗加工余量通过小刀具分层侧铣来完成，工件通过一次装夹即可完成所有的数控铣削加工工艺，提高了开式整体叶盘通道粗加工的效率。

技术领域

本发明属于航空发动机整体叶盘制造的技术领域，涉及到航空发动机整体叶盘通道加工方法，具体为开式整体叶盘通道多刀具分区域粗加工工艺方法。

背景技术

开式整体叶盘是现代航空发动机的重要组成部分。与传统的叶片和轮毂装配叶盘结构相比，其将发动机转子叶片和轮盘形成一体，省去了传统连接中的榫头、榫槽及锁紧装置等，减少了结构重量及零件数量，避免榫头气流损失，提高了气动效率，使发动机工作寿命和安全可靠性大大提高，结构大为简化。但由于其结构复杂：叶片薄、扭曲大、通道窄、深且开敞性差，加工精度要求高，尤其是叶片型面为复杂的空间自由曲面。使得对整体叶盘的制造技术要求极高，国内研究最多、应用最广泛的加工方法是多轴数控铣削加工方法。

开式整体叶盘锻造毛坯一般为矮圆柱状，材料多为钛合金、高温合金等难加工材料。从毛坯到成型的加工过程去除的材料约占毛坯的60％-90％以上，其中绝大部分是在叶盘通道粗加工过程中完成的。因此，实现通道高效粗加工，对缩短整体叶盘制造周期及降低加工成本具有重要意义，同时也有利于后续叶片型面及轮毂表面的半精加工和精加工。

现有的通道粗加工方法主要有分层侧铣和插铣，无论是采用分层侧铣，还是插铣，都有一个共同的问题，即刀具选取通常靠经验判断，而且为了保证加工过程无干涉，往往选用的刀具尺寸都比较保守。由于材料去除量大，小尺寸刀具的刚性较差且排屑困难，同时整体叶盘材料多为难加工材料，导致刀具磨损也较为严重。所以，研究一种应用于开式整体叶盘通道粗加工的新工艺方法，用以提高叶盘通道的加工效率，降低制造成本，具有非常重要的意义。

加工一个去除量为565808mm³的开式整体叶盘，工业界常用的加工方法是采用分层侧铣工艺方法，层间距为0.57mm，共切削80层，选用2把刀具，使用Φ12R1的牛鼻铣刀加工通道上半部分，使用Φ8R1的牛鼻铣刀加工通道下半部分。该工艺方法完成叶盘通道粗加工需要14.95小时。

发明内容

要解决的技术问题

从切削加工的原理来看，大尺寸的刀具相较于小刀具而言具有很多优点：刀具的刚性和强度好，能以更大的切深和更高的进给速度去除材料，刀具后刀面磨损相对较慢，被加工零件的表面光洁度高。为了克服现有开式整体叶盘通道粗加工方法效率低、刀具刚性不足的缺点，本发明提供了一种开式整体叶盘多刀具分区域粗加工工艺方法。该方法首先计算得出的最大适用刀具尺寸，选用多把不同尺寸刀具，将叶盘通道划分为多个加工区域，每个区域使用尽可能大的刀具进行粗加工，去除尽量多的材料，可以有效提高开式整体叶盘通道粗加工效率。

技术方案

所述一种开式整体叶盘通道多刀具分区域粗加工工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：对开式整体叶盘上待加工的叶片进行等参数化处理，得到沿流道方向和积叠轴方向的若干切触点，对于每个切触点P_CC(i,j)，通过以下步骤，得到对应的最优刀具转角B_O(i,j)和最大适用刀具半径r_L(i,j)，其中(i,j)为切触点P_CC(i,j)的参数化序号；根据所有切触点对应的最大适用刀具半径r_L(i,j)的范围，选择若干加工刀具；

步骤1.1：建立加工坐标系以及刀具几何模型，并确定刀具参数：