[发明专利]一种用五轴数控加工中心加工叶片的方法

权利要求书

1.一种用五轴数控加工中心加工叶片的方法，其特征在于，加工时，将叶片的榫头安装在叶片专用夹具的配合槽内，叶片榫头的一面与专用夹具上穿过快速定位螺孔的限位螺钉相贴合，并用压紧螺钉穿过压紧螺孔对榫头部位进行压紧和固定。

2.按照权利要求1所述的用五轴数控加工中心加工叶片的方法，其特征在于，叶片专用夹具包括法兰盘、压紧螺孔、配合槽、快速定位螺孔、沉头孔，具体结构如下：法兰盘为圆台面与台阶面上下同轴一体组合结构，台阶面上沿圆周方向均匀开设沉头孔，圆台面上设有与叶片榫头对应并插装配合的配合槽，配合槽的一个侧面开设压紧螺孔，配合槽的另一个侧面开设快速定位螺孔。

3.按照权利要求2所述的用五轴数控加工中心加工叶片的方法，其特征在于，叶片专用夹具的配合槽是根据叶片榫头的几何特征进行设计的，加工时，采用线切割的加工方法加工而成，加工后再用细砂纸去除掉表面的氧化层，露出金属光泽的表面，配合槽与叶片榫头之间是间隙配合，便于叶片在进行批量生产时的快速安装。

4.按照权利要求1所述的用五轴数控加工中心加工叶片的方法，其特征在于，叶片通过叶片专用夹具实现叶片与机床的工作台安装与固定，工作台上设置叶片专用夹具，工作台上沿圆周方向均匀开设T型槽，每个T型槽内设有T型螺母，叶片专用夹具的台阶面上沉头孔与T型槽内的T型螺母一一对应，紧固螺栓穿过沉头孔与T型螺母连接，使叶片专用夹具固定于工作台；限位螺钉穿过配合槽另一侧的快速定位螺孔，榫头的一面与快速定位螺孔贴合，叶片通过榫头插装于叶片专用夹具的圆台面上配合槽，压紧螺钉穿过配合槽一侧的压紧螺孔对榫头部位进行压紧和固定。

5.按照权利要求1至4之一所述的用五轴数控加工中心加工叶片的方法，其特征在于，具体过程如下：

(1)叶片专用夹具方面

首先，将法兰盘下部的台阶面进行孔加工，加工出8个沉头孔在法兰盘的台阶面上均匀分布，用于安装紧固螺栓，使紧固螺栓与工作台上T型槽内的T型螺母紧密联接，实现叶片专用夹具与工作台之间的固定；在法兰盘顶部的圆台面上根据叶片榫头的几何特征加工出一个配合槽，使叶片的榫头与该配合槽紧密贴合，并在配合槽的一侧加工出两个螺纹孔用于安装压紧螺钉，使其提供足够的压紧力实现叶片的固定；在配合槽的另一侧也加工出一个螺纹孔，在批量生产时能够实现叶片的快速定位；

(2)毛坯方面

铸造出的叶片毛坯的加工余量控制在0.2～0.3mm之间，保证在进行铣削加工时吃刀量的深度均匀，在进行铣削加工时，产生的切削力的大小基本保持一致；

(3)数控编程方面

在数控编程过程中，在叶片待加工表面建立一个辅助导动面，将待加工表面完全包裹，使用加工软件的曲面投影加工功能，通过辅助导动面和刀轴的控制方式生成加工路径，根据辅助导动面的U/V流线方向生成初始投影路径，然后按照一定的投影方向，将初始路径投影到待加工表面上，生成加工路径；

(4)加工方面

使用五轴加工中心自带的测量头采集叶片待加工表面的测量点数据，通过加工软件的曲面测量补偿功能构造出每个不同叶片的实际曲面，将加工路径依据实际曲面形状进行变换，保证曲面加工深浅一致，改善叶片表面的加工效果；

(5)检测方面

在每个叶片加工结束后，用测头测量叶片表面的实际尺寸，通过与理论值的对比，判断加工后的叶片是否满足加工要求。

6.按照权利要求5所述的用五轴数控加工中心加工叶片的方法，其特征在于，叶片的主要材质是镍基高温合金，通过精密铸造的加工工艺制造而成。

7.按照权利要求5所述的用五轴数控加工中心加工叶片的方法，其特征在于，步骤(3)中，通过辅助导动面和刀轴的控制方式，使刀轴与叶片加工位置的曲面法向成一定角度，其中：前倾角，即刀轴沿切削方向、相对于初始刀轴向前或向后所倾斜的角度为0度；侧倾角，即刀轴沿切削方向、相对于初始刀轴向左或向右所倾斜的角度为30度。