專利名稱：開式整體葉盤通道復合粗加工方法
技術領域：
本發明涉及一種開式整體葉盤通道加工方法，特別是涉及一種開式整體葉盤通道復合粗加工方法。
背景技術：
文獻“胡創國，張定華，任軍學，王增強.開式整體葉盤通道插銑粗加工技術的研究.中國機械工程.2007，18(2) : 153-155”針對整體葉盤等復雜結構件，從鍛造毛坯到最終零件加工成形，提出了開式整體葉盤通道的五坐標插銑粗加工方法。利用直紋面逼近葉型曲面，進而確定通道粗加工區域的邊界輪廓；通過連接刀心軌跡線和刀軸驅動線上的對應點，規劃插銑粗加工葉盤通道時的刀具軌跡。開式整體葉盤是現代航空發動機的重要組成 部分，已在現代航空發動機的生產和制造中取得較為廣泛應用。與傳統的葉片和輪轂裝配葉盤結構相比，整體葉盤省去了連接的榫頭和榫槽，簡化了航空發動機結構，具有提高推重t匕、改善氣動性能、延長轉子使用壽命和提高可靠性等優點，但由于整體葉盤通道窄且深，開敞性差，必須采用五坐標方法進行加工。開式整體葉盤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程，需要去除約90%的余量，其中絕大部分是在粗加工葉盤通道過程中完成的。因此，整體葉盤通道粗加工工藝方法的優劣對縮短加工時間和降低加工成本有著重要的意義。目前開式整體葉盤主要采用數控高效插銑工藝方法，與傳統的側銑加工方式相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、成本較高的問題，無法滿足現代航空工業對整體結構件越來越廣泛的需求，所以，研究一種應用于開式整體葉盤通道粗加工的新方法，用以大幅提高葉盤通道的加工效率，降低葉盤制造成本，具有非常重要的意義。加工一個去除量為2428233mm3的開式整體葉盤，利用單側銑方法加工需要82. 02小時，利用插銑加側銑方法加工需要30. 86小時。
發明內容
為了克服現有開式整體葉盤通道粗加工方法效率低的不足，本發明提供一種開式整體葉盤通道復合粗加工方法。該方法采用盤銑、插銑和側銑的復合加工方法，由于盤銑的加工效率遠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%的整體葉盤余量通過插銑的方法來完成，工件通過一次裝夾即可完成所有的數控銑削加工工藝，可以提高開式整體葉盤通道粗加工的效率。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種開式整體葉盤通道復合粗加工方法，其特點是包括以下步驟步驟一、首先需對盤銑加工區域進行劃分，將盤銑加工可完成最大余量去除。此后，劃分插銑加工區域和側銑加工區域。針對不同整體葉盤類型，采用不同直徑的盤銑刀進行切削加工。步驟二、按照步驟一劃分的加工區域，對裝夾好的開式整體葉盤分別從正面、上偵U、下側多次對盤銑刀可達通道區域進行大余量去除。每完成一次盤銑切削，盤銑刀退出工件，擺動合適的角度后，進行下一次的切削，直到完成通道的盤銑粗加工為止。步驟三、步驟二結束后，退出盤銑刀，控制工作臺移動至擺角銑頭所在的加工區域，對盤銑加工后通道余留的加工痕跡和盤銑加工不可達區域進行高效五坐標插銑加工，實現擴槽和曲面成型。步驟四、完成步驟三后，采用側銑加工方式，對插銑加工后余留的棱邊及葉根無法用插銑加工的部分進行側銑加工，保留精加工所需要的余量，為精加工做好準備。本發明的有益效果是由于采用盤銑、插銑和側銑的復合加工方法，由于盤銑的加工效率遠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%的整體葉盤余量通過插銑的方法來完成，工件通過一次裝夾即可完成所有的數控銑削加工工 藝，提高了開式整體葉盤通道粗加工的效率。以去除量為2428233mm3的開式整體葉盤粗加工為例，用時由背景技術的30. 86小時降低為7. 28小時。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作詳細說明。
圖I是本發明方法用復合銑數控機床示意圖。圖2是經過本發明方法盤銑加工后葉盤通道的示意圖。圖3是經過本發明方法插銑加工后葉盤通道的示意圖。圖4是經過本發明方法側銑加工后葉盤通道的示意圖。圖5是本發明方法盤銑加工過程示意圖。圖6是本發明方法插銑加工過程示意圖。圖7是本發明方法側銑加工過程示意圖。圖中，I-A軸擺角銑頭；2_盤銑加工動力頭；3-開式整體葉盤工件；4_工作臺；5-通道。
具體實施例方式參照圖I 一 7。本發明開式整體葉盤通道復合粗加工方法，以某型航空發動機開式整體葉盤通道粗加工為例，具體步驟如下首先將開式整體葉盤工件3裝夾在整體葉盤高效強力復合銑數控機床工作臺4上，將工作臺4移動至盤銑加工動力頭2的加工范圍內；根據所加工的整體葉盤類型，選擇合適直徑的盤銑刀具，所使用的盤銑刀直徑范圍為120mm-600mm ;規劃盤銑刀的加工區間，使盤銑刀對葉盤通道進行最大余量的去除，同時避免發生干涉。之后進行盤銑開槽加工。根據盤銑加工區間的規劃，分別從葉盤毛坯的正面、上偵U、下側幾面對葉盤通道進行開槽加工；首先根據盤銑加工區間優化結果，對準開槽區域，調整盤銑刀的位置、角度，然后進刀，第一次進刀加工完成后，保持盤銑刀轉速，按照進刀軌跡退出盤銑刀；其次，根據盤銑刀具軌跡優化結果，準備進行第二次進刀，調整盤銑刀角度，然后進行下一次的進刀切削，切削完成后，依然按照第二次進刀路徑退出盤銑刀。這樣依次進刀、退刀，直到完成盤銑余量去除為止。盤銑加工可去除通道余量的65%左右。盤銑動力頭依靠伺服電機和蝸輪蝸桿副實現銑刀的擺動，擺動范圍為0° -360° ;盤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，通過盤銑完成的整體葉盤葉片，可以看出盤銑刀加工后的葉盤通道保留了大量的盤銑痕跡，去除了大量的通道余量。由于盤銑的加工效率遠大于插銑的加工效率，并且能夠去除60% -80%的粗加工余量；所以利用盤銑頭結構能夠利用更短的時間，在保證不損壞整體葉盤的情況下，完成去除整體葉盤余量的工作。盤銑加工結束后，將復合加工機床工作臺4移動至A軸擺角銑頭I所在加工范圍內，進行五坐標插銑加工，首先根據整體葉盤的尺寸及型號選擇合適的插銑刀具，并換刀，然后，根據機床自帶的編程系統計算出經盤銑后的插銑路徑以及插銑的位置和方向角。同時，控制系統控制插銑刀的位置和整體葉盤的位置，兩者相互完成后，進行插銑。根據系統求出的位置進行第一次插銑，然后插銑后的刀具在完成插銑動作后，要按照該刀的進刀方向退出插銑刀。然后，控制系統將插銑頭移動到下次進行插銑的位置后，進行第二刀插銑，同樣，退刀方法與第一刀的退刀方法相同。依次進行，最后完成插銑的走刀，完成插銑的整個過程。插銑加工主要完成葉片型面成型的工作，對盤銑加工后的痕跡及盤銑加工不可達區域進行擴槽加工，插銑加工完成后，葉盤通道最大加工余量為2. 5mm，其形貌如圖4所示。 最后進行側銑加工，同樣在A軸擺角銑頭I下完成。采用五坐標側銑加工方式，通過機床自身的編程系統和軟件系統對整體葉盤盤銑插銑加工后余留的加工棱邊以及插銑無法很好加工的葉根部位進行計算，并由控制系統控制側銑刀的位置、方向等方位控制。對準整體葉盤需要進行插銑的位置后，由數控系統控制第一刀的進刀量，保證側銑區域的正確性，然后進行側銑。第一刀進刀后，側銑完成時，要按照進刀的軌跡退出側銑刀頭。然后由數控系統控制側銑刀的位置，進行第二次側銑，并且控制側銑刀的進刀量。依此過程，把各個需要側銑的整體葉盤部位側銑完成。側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。某型航空發動機開式整體葉盤通道粗加工去除量2428233mm3，用時7. 28小時。
權利要求
1.一種開式整體葉盤通道復合粗加工方法，其特征在于包括以下步驟 步驟一、首先對盤銑加工區域進行劃分，將盤銑加工可完成最大余量去除；此后，劃分插銑加工區域和側銑加工區域；針對不同整體葉盤類型，采用不同直徑的盤銑刀進行切削加工； 步驟二、按照步驟一劃分的加工區域，對裝夾好的開式整體葉盤分別從正面、上側、下側多次對盤銑刀可達通道區域進行大余量去除；每完成一次盤銑切削，盤銑刀退出工件，擺動合適的角度后，進行下一次的切削，直到完成通道的盤銑粗加工為止； 步驟三、步驟二結束后，退出盤銑刀，控制工作臺移動至擺角銑頭所在的加工區域，對盤銑加工后通道余留的加工痕跡和盤銑加工不可達區域進行高效五坐標插銑加工，實現擴槽和曲面成型； 步驟四、完成步驟三后，采用側銑加工方式，對插銑加工后余留的棱邊及葉根無法用插銑加工的部分進行側銑加工，保留精加工所需要的余量，為精加工做好準備。
全文摘要
本發明公開了一種開式整體葉盤通道復合粗加工方法，用于解決現有開式整體葉盤通道粗加工方法效率低的技術問題。技術方案是首先需對加工區域進行劃分，劃分出盤銑加工區域、插銑加工區域和側銑加工區域。按照劃分的加工區域，對開式整體葉盤分別從正面、上側、下側進行大余量去除。盤銑粗加工為結束后，對盤銑加工后通道余留的加工痕跡和盤銑加工不可達區域進行插銑加工，實現擴槽和曲面成型。最后采用側銑加工方式，對插銑加工后余留的棱邊及葉根無法用插銑加工的部分進行側銑加工。由于采用盤銑、插銑和側銑的復合加工方法，提高了開式整體葉盤通道粗加工的效率。以去除量為2428233mm3的開式整體葉盤粗加工為例，用時由背景技術的30.86小時降低為7.28小時。
文檔編號B23C3/00GK102806380SQ201210308310
公開日2012年12月5日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者史耀耀, 李海寧, 寧立群, 李志山, 趙盼, 辛紅敏, 董宏亮, 王懷亮 申請人:西北工業大學