整合旋翼的制造方法及其叶片的切削加工程序和整合旋翼技术

本发明专利技术提供整合旋翼的制造方法及其叶片的切削加工程序和整合旋翼。本发明专利技术的整合旋翼的制造方法利用切削加工高精度地加工叶片。本发明专利技术的整合旋翼的制造方法是将主面分别具有正压面和负压面的三维板状的叶片与转盘一体化的整合旋翼的制造方法。将叶片的前缘和后缘的棱线分别按预定数量分割来设定虚拟格点，设定经由正压面和负压面环绕从转盘侧同一编号的前缘和后缘各自的虚拟格点的封闭曲线，制作以使封闭曲线螺旋状连续来移动车削刀具的刀尖的方式插补的加工指令，按照加工指令，使与刀尖的位置对应的切削点以环绕叶片的周围的方式移动来进行切削加工。方式移动来进行切削加工。方式移动来进行切削加工。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】整合旋翼的制造方法及其叶片的切削加工程序和整合旋翼


[0001]本专利技术涉及转盘与叶片一体化的整合旋翼的制造方法、整合旋翼的叶片的切削加工程序以及整合旋翼。

技术介绍

[0002]在航空器用燃气涡轮发动机的风扇和压缩机转子等中，提出了采用转盘与叶片一体化的整合旋翼(IBR：Integrally Bladed Rotor)，俗称叶盘(BLISK：bladed in disk)。利用所述整合旋翼，可实现该发动机重量的大幅下降及燃料效率的提高。按照所述制造方法，除了利用如摩擦焊接这样的接合方法使其他工序制造的叶片与盘体一体化的方法以外，从盘体胚料切削加工出叶片的外形的方法已被公众所知。
[0003]例如，专利文献1公开了在具有复杂三维形状的整合旋翼的叶片加工中，采用具有半球形切削头的刀具的点接触铣削加工的方法。呈以半径方向轴为中心扭曲的板状且从叶片基部朝向叶片顶端呈锥状的复杂形状的叶片在粗铣加工后，利用铣削加工对凹状的正压侧、凸状的负压侧以及环状部进行精削。在此，两侧面以利用刀具的切削边缘使等宽的切削条与叶片之间的气流流动方向一致的方式进行铣削加工，从而得到空气动力损失较低的叶片。
[0004]另一方面，如果想要利用铣削加工来加工复杂的三维形状的叶片，则容易产生颤动(振动)和变形，在高速加工时产生更严重的问题。因此，作为其他的方法，考虑采用车削头的切削加工。关于所述切削加工的曲面加工，被称为“轨道钻孔”的加工控制方法已被公众所知，该“轨道钻孔”在以使车削刀具朝向圆弧半径方向的方式控制刀具主轴的旋转的同时，使车削刀具进行圆弧插补运动。
[0005]例如，专利文献2记载了利用由轨道钻孔进行的控制轴的速度钳制处理，可以在抑制切削负荷变化的同时赋予高速动作的方法。通常，如果半径方向的移动速度受到限制，则即使能继续旋转动作，轴移动也需要耗费时间，从而导致车削刀具的进刀和退避动作时间延长。此外，在旋转速度较快的情况下，即使限制半径方向速度，在各轴也会超过容许速度，不能取得各轴的同步，不能继续加工。因此，对应于移动模式来改变以不超过控制轴的容许进给速度的方式对控制轴进行控制的速度钳制处理。
[0006]专利文献1：日本特开2009
‑
262320号公报
[0007]专利文献2：日本再表2018/003089号公报
[0008]近年来，由于对航空器用燃气涡轮发动机等的燃油效率要求的提高等，提出了更高程度设计的整合旋翼，并且整合旋翼的加工精度更为严格，特别是要求高精度地加工薄壁叶片。

技术实现思路

[0009]本专利技术是鉴于以上状况而完成的，其目的在于提供一种利用切削加工而高精度地加工叶片的整合旋翼的制造方法、整合旋翼的叶片的切削加工程序和整合旋翼。
[0010]本专利技术提供整合旋翼的制造方法，使主面分别具有正压面和负压面的三维板状的叶片与转盘一体化，整合旋翼的制造方法的特征在于，将叶片的前缘和后缘的棱线分别按预定数量分割来设定虚拟格点，设定经由正压面和负压面环绕从转盘侧同一编号的前缘和后缘各自的虚拟格点的封闭曲线，制作以使封闭曲线螺旋状连续来移动车削刀具的刀尖的方式插补的加工指令，按照加工指令，使与刀尖的位置对应的切削点以环绕叶片的周围的方式移动来进行切削加工。
[0011]按照所述专利技术，在以使封闭曲线螺旋状连续的方式插补的路径上能够连续以恒定的压力使车削刀具的刀尖移动，所以能够高精度地加工断面具有封闭曲线且空气动力特性优异的叶片。
[0012]此外，本专利技术提供整合旋翼的叶片的切削加工程序，整合旋翼构成为使主面分别具有正压面和负压面的三维板状的叶片与转盘一体化，整合旋翼的叶片的切削加工程序的特征在于，包括：将叶片的前缘和后缘的棱线分别按预定数量分割来设定虚拟格点，设定经由正压面和负压面环绕从转盘侧同一编号的前缘和后缘各自的虚拟格点的封闭曲线的步骤；制作以使封闭曲线螺旋状连续来移动车削刀具的刀尖的方式插补的加工指令的加工指令数据制作步骤；以及按照加工指令，使与刀尖的位置对应的切削点以环绕叶片的周围的方式移动来执行切削加工的步骤。
[0013]按照所述专利技术，在以使封闭曲线螺旋状连续的方式插补的路径上使切削点移动，与此相配合，能够使车削刀具的刀尖连续地以恒定的压力移动，能够高精度地加工断面具有封闭曲线且空气动力特性优异的叶片。
[0014]而且，本专利技术提供整合旋翼，使主面分别具有正压面和负压面的三维板状的叶片与转盘一体化，整合旋翼的特征在于，将叶片的前缘和后缘的沿着径向的棱线分别按预定数量分割来设定虚拟格点，整合旋翼被施加使叶片位于封闭曲线的内部的切削，封闭曲线经由正压面和负压面环绕从转盘侧同一编号的前缘和后缘各自的虚拟格点。
[0015]按照所述专利技术，断面具有封闭曲线且空气动力特性优异。
附图说明
[0016]图1是利用本专利技术的制造方法的一个实施例得到的整合旋翼的立体图。
[0017]图2是切削加工前的整合旋翼的叶片部分的立体图。
[0018]图3是切削加工中的叶片部分的立体图。
[0019]图4是图3的主要部分的放大图。
[0020]图5是表示设定于叶片的封闭曲线的立体(透视)图。
[0021]图6是表示本实施例所使用的机床的一例的立体图。
[0022]图7A是现有的叶片的精加工所使用的立铣刀的主视图。
[0023]图7B是立铣刀的切削阻力随时间的变化的坐标图。
[0024]图7C是表示立铣刀的旋转加工后的叶片表面附近的截面图。
[0025]图8是表示整合旋翼的叶片的切削加工程序的一个实施例的使用方法的流程图。
[0026]图9是表示叶片的三维模型的一例的立体(透视)图。
具体实施方式
[0027]以下，使用图1至图7具体说明本专利技术的整合旋翼的制造方法。
[0028]如图1所示，整合旋翼10是将作为圆环状的板体的转盘1与在转盘1的外周排列设置的多个叶片2一体化而成的旋翼。叶片2是在主面分别具有正压面21和负压面22的三维板状体。
[0029]如图2所示，整合旋翼10的叶片2分别被预先粗加工而具有叶片形状。其中，在叶片2的精加工中，一般通过立铣刀等旋转刀具进行加工，但是本实施例中使车削刀具的刀尖沿着叶片的表面移动的同时进行切削加工。即，如图2的箭头所示，以从叶片2的前缘23上的点依次经由负压面22、后缘24、正压面21(或从前缘23上的点依次经由正压面21、后缘24、负压面22)返回前缘23上的方式，使车削刀具30的刀尖32环绕进行切削。具体而言，虚拟地制作如此环绕叶片2的封闭曲线C(参照图5)，以沿着基于所述封闭曲线C决定的路径R的方式，使车削刀具30相对于叶片2相对移动的同时进行切削加工。
[0030]如图3所示，在从叶片2的顶端侧朝向基部侧进给的同时进行所述切削加工。即，从顶端侧朝向基部侧预先排列多个虚拟设定的封闭曲线C(参照图5)，按照封闭曲线C的数量重复以沿着各封闭曲线C的方式环绕叶片2的切削的同时实施进给。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种整合旋翼的制造方法，使主面分别具有正压面和负压面的三维板状的叶片与转盘一体化，所述整合旋翼的制造方法的特征在于，将所述叶片的前缘和后缘的棱线分别按预定数量分割来设定虚拟格点，设定经由所述正压面和所述负压面环绕从所述转盘侧同一编号的所述前缘和所述后缘各自的所述虚拟格点的封闭曲线，制作以使所述封闭曲线螺旋状连续来移动车削刀具的刀尖的方式插补的加工指令，按照所述加工指令，使与所述刀尖的位置对应的切削点以环绕所述叶片的周围的方式移动来进行切削加工。2.根据权利要求1所述的整合旋翼的制造方法，其特征在于，所述封闭曲线可微分。3.根据权利要求2所述的整合旋翼的制造方法，其特征在于，所述加工指令制作成使所述刀尖的朝向与所述切削点处的面法线平行。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的整合旋翼的制造方法，其特征在于，以所述封闭曲线沿着所述整合旋翼动作时在叶片上流动的气流的方式，来设定所述虚拟格点。5.根据权利要求4所述的叶盘整合旋翼的制造方法，其特征在于，等间隔地分割所述棱线并从分割点选择并设定所述虚拟格点。6.根据权利要求1所述的整合旋翼的制造方法，其特征在于，与针对所述车削刀具的切削信息对应地改变所述加工指令，来进行所述切削加工。7.一种整合旋翼的叶片的切削加工程序，所述整合旋翼构成为使主面分别具有正压面和负压面的三维板状的叶片与转盘一体化，所述整合旋翼的叶片的切削加工程序的特征在于，包括：将所述叶片的前缘和后缘的棱线分别按预定数量分割来设定虚拟格点，设定经由所述正压面和所述负压面环绕从所述转盘侧同一编号的所述前缘和所述后缘各自的所述虚拟格点的封闭曲线的步骤；制作以使所述封闭曲线螺旋状连续来移动车削刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：原田幸英，藤田哲司，
申请(专利权)人：山崎马扎克公司，
类型：发明
国别省市：