整体叶盘五轴通道复合铣加工方法技术

本发明专利技术公开了一种整体叶盘五轴通道复合铣加工方法，包括整体叶盘通道待加工区域划分步骤、粗加工刀路轨迹规划步骤、精加工刀路轨迹规划步骤以及粗加工精加工刀路轨迹组合。该方法能够使整体叶盘在五轴数控机床上实现一次装夹的情况下完成粗加工和精加工的铣削，有效减少重复装夹所带来的误差，很大提升了叶片精加工时的刚性，使整体叶盘粗加工余量分布均布，精加工型面更加光顺，提高了整体叶盘的加工质量和加工效率，此方法也可应用于类似零件如叶轮的加工过程中。如叶轮的加工过程中。如叶轮的加工过程中。

Five axis channel compound milling method for blisk

【技术实现步骤摘要】
整体叶盘五轴通道复合铣加工方法


[0001]本专利技术涉及数控铣削加工制造领域，具体涉及到一种整体叶盘五轴通道复合铣的加工方法。

技术介绍

[0002]开式整体叶盘是各类航空发动机的关键部件，随着发动机性能要求的提高，整体叶盘的形状也更趋复杂，材料多采用钛合金、高温合金等难加工材料，且具有壁薄、刚度差、易变形、切除余量大等工艺特征，若采用精密铸造或锻造等手段，工艺难度很大、甚至不能实现，且难以满足高性能航空发动机对零件成形精度和质量的严格要求。因此，必须采用先进的数控精密切削加工技术，以实现较高的加工效率和较高的表面加工质量。
[0003]开式整体叶盘制造的难点在于叶型的加工，开式整体叶盘叶片处在叶盘通道中，通道窄深，开口较小，且叶片薄，弯扭大，要求加工精度也高，其加工难度、加工效率和加工质量要求也越来越高，给数控加工带来了很大的难度和工作量，故叶片的加工是开式整体叶盘加工的难点。
[0004]目前，国内外广泛采用五轴数控铣削方法来加工整体叶盘。但是由于整体叶盘叶片结构复杂、加工精度要求高、叶片型面为空间自由曲面等原因，加工过程中易出现变形、颤纹、分段加工易出现接刀痕从而使加工精度达不到设计要求，同时，针对整体叶盘粗加工精加工分开铣削会产生的多次装夹误差，叶片粗加工变形导致精加工时型面余量分布不均匀，易出现接刀痕从而使加工精度达不到设计要求的问题。因此，需要探索新型工艺方法来满足要求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于避免现有技术的不足提供一种能够一次装夹实现整体叶盘通道粗铣和精铣的混合铣削，提升叶片精加工时的刚性，整体叶盘粗加工余量分布均布，且精加工型面更加光顺的整体叶盘五轴通道复合铣加工方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种整体叶盘五轴通道复合铣加工方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、整体叶盘通道待加工区域的划分：建立所述整体叶盘通道的五轴加工区域，所述的加工区域是相邻两叶片的叶背面的偏置面、叶盆面的偏置面和整体叶盘的内轮毂面的偏置面、叶尖回转面围成的区域，其中所述的偏置面的偏置距离为加工余量；
[0008]步骤二、整体叶盘通道粗加工刀路轨迹的规划：由所述叶尖回转面至内轮毂面偏置面的整体叶盘通道深度方向上的前10
‑
15％的部分为第一段粗铣开槽铣削区间，铣削用刀路为第一段粗加工刀路轨迹；在所述整体叶盘通道深度方向的后85
‑
90％的部分为第二段粗铣开槽铣削区间，铣削用刀路为第二段粗加工刀路轨迹；所述的第一段粗加工刀路轨迹和第二段粗加工刀路轨迹均为回字形刀路，回字形刀路在靠近整体叶盘叶片型面时，是沿着所述相邻两叶片之间的叶背面的偏置面和叶盆面的偏置面的形状进行铣削；
[0009]步骤三、整体叶盘通道精加工刀路轨迹的规划：沿着所述整体叶盘通道的深度方向，在整个叶片外轮廓分层构造螺旋线铣削刀路轨迹，每层螺旋线在所述叶片后缘处设置半圆弧进退刀，当一层螺旋刀路结束时，通过圆弧退刀退出叶片后缘，再直线移动到下一层刀路的圆弧进刀起点处，开始下一层的叶片型面精加工，由此形成叶片整个型面的精加工刀路轨迹；
[0010]步骤四、整体叶盘通道的复合铣削加工刀路轨迹的规划：采用步骤2)所述的第二段粗加工刀路轨迹和叶片整个型面的精加工刀路轨迹组合形成复合铣削加工刀路轨迹，复合铣削加工区域为所述的第二段粗铣开槽铣削区间；所述的第二段粗加工刀路轨迹的数量为L层，则所述精加工刀路轨迹的数量为NL，即加工时，每完成一层第二段粗加工刀路轨迹的粗铣，就进行N层精加工刀路轨迹的精铣，所述第二段粗加工刀路轨迹和精加工刀路轨迹依次交替进行铣削，当最后一层第二段粗加工刀路轨迹完成后，继续进行精加工刀路轨迹，直至完成整个叶片型面的加工，由于所述的第一段粗加工刀路轨迹为单独铣削，因此在复合铣削加工中，每层粗加工深度大于精加工深度，所述的N、L均为整数且大于等于1。
[0011]进一步的，还包括步骤五、整体叶盘通道的实际加工顺序规划：将所述第一段粗加工刀路轨迹作为整体叶盘的第一个加工程序，在所有通道循环执行；将所述第二段粗加工刀路轨迹作为整体叶盘的第二个加工程序，只执行整体叶盘的第一个通道；将所述复合铣削加工刀路轨迹作为整体叶盘的第三个加工程序，从整体叶盘的第二个通道开始执行，循环至最后一个通道；将精加工刀路轨迹作为整体叶盘的第四个加工程序，单独加工剩余的最后一个叶片。
[0012]进一步的，所述步骤二中所述粗加工第一段粗加工刀路轨迹和第二段粗加工刀路轨迹的铣削参数相同，铣削切深为0.5～1mm，行距为刀具直径的1/4～1/5，进给量为200～300mm/min，刀具转速为2000～3000rpm。
[0013]进一步的，步骤二中所述的回字形刀路铣削形成了分层铣削型面，每一层型面的第一刀为满刀切削，刀具切削进给量为正常进给量的50～60％，同时，刀具粗铣靠近相邻两叶片型面的刀具切削进给量为正常进给量的60～70％，所述的正常进给量为200～300mm/min。
[0014]进一步的，步骤三中所述半圆弧进退刀刀路的进退刀圆弧半径为3～5mm，螺旋铣削加工速度为500～800mm/min，转速为6000～8000rpm，铣削行距为0.25～0.35mm。
[0015]进一步的，所述步骤四中当一层所述的第二段粗加工刀路轨迹的粗铣加工后，刀具从退刀处直线移动到精加工刀路轨迹的圆弧进刀起点处，开始型面精加工，当所述精加工刀路轨迹加工结束时，刀具从圆弧退刀点直线移动到下一层粗铣加工的进刀点，所述的每一层型面精加工的圆弧进退刀半径值大于1，且为半圆弧。
[0016]进一步的，所述粗加工刀路轨迹和精加工刀位轨迹在加工时，采用的铣刀为硬质合金锥形球头刀或硬质球头刀。
[0017]进一步的，所述的粗加工第一段刀路轨迹、粗加工第二段刀路轨迹、精加工刀路轨迹及复合铣削加工刀路轨迹均采用五轴联动机床进行铣削。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术主要针对整体叶盘叶片刚性弱的铣削加工而提出，从而提供了一种无需二次装夹的整体叶盘五轴通道复合铣加工方法；采用粗加工与精加工混合的加工策略，保证整个加工过程叶片具有足够的刚性，可以克服加工过程中叶片的变
形和由于叶片刚性不足造成的颤纹现象，同时可以避免现有加工方法中分段加工产生的接刀痕问题。同时，采用分层铣削，每层刀路“回”字形的走刀方式，使叶片叶身型面及前后缘余量分布均匀；精加工螺旋铣削的走刀方式，有效避免了叶身型面的接刀，满足整体叶盘加工精度的设计的要求，可以被广泛应用在整体叶盘铝合金、不锈钢、高温合金整体叶盘叶片铣削加工过程中。实践证明本专利技术中的技术方案在提高整体叶盘加工质量和加工效率方面有显著效果，并且产生了巨大的经济效益。
附图说明
[0019]图1是本专利技术整体叶盘通道待加工区域划分示意图；
[0020]图2是本专利技术整体叶盘通道粗加工深度方向前10％区域开槽铣削示意图；
[0021]图3是本专利技术整体叶盘通道粗加工深度方向后9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整体叶盘五轴通道复合铣加工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、整体叶盘通道待加工区域的划分：建立所述整体叶盘通道的五轴加工区域，所述的加工区域是相邻两叶片(1)的叶背面的偏置面(6)、叶盆面的偏置面(5)和整体叶盘的内轮毂面(2)的偏置面(4)、叶尖回转面(3)围成的区域，其中所述的偏置面的偏置距离为加工余量；步骤二、整体叶盘通道粗加工刀路轨迹的规划：由所述叶尖回转面(3)至内轮毂面偏置面(4)的整体叶盘通道深度方向上的前10
‑
15％的部分为第一段粗铣开槽铣削区间，铣削用刀路为第一段粗加工刀路轨迹(7)；在所述整体叶盘通道深度方向的后85
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90％的部分为第二段粗铣开槽铣削区间，铣削用刀路为第二段粗加工刀路轨迹(8)；所述的第一段粗加工刀路轨迹(7)和第二段粗加工刀路轨迹(8)均为回字形刀路，回字形刀路在靠近整体叶盘叶片型面时，是沿着所述相邻两叶片(1)之间的叶背面的偏置面(6)和叶盆面的偏置面(5)的形状进行铣削；步骤三、整体叶盘通道精加工刀路轨迹的规划：沿着所述整体叶盘通道的深度方向，在整个叶片外轮廓分层构造螺旋线铣削刀路轨迹，每层螺旋线在所述叶片后缘处设置半圆弧进退刀，当一层螺旋刀路结束时，通过圆弧退刀退出叶片后缘，再直线移动到下一层刀路的圆弧进刀起点处，开始下一层的叶片型面精加工，由此形成叶片整个型面的精加工刀路轨迹(9)；步骤四、整体叶盘通道的复合铣削加工刀路轨迹的规划：采用步骤2)所述的第二段粗加工刀路轨迹(8)和叶片整个型面的精加工刀路轨迹(9)组合形成复合铣削加工刀路轨迹(10)，复合铣削加工区域为所述的第二段粗铣开槽铣削区间；所述的第二段粗加工刀路轨迹(8)的数量为L层，则所述精加工刀路轨迹(9)的数量为NL，即加工时，每完成一层第二段粗加工刀路轨迹(8)的粗铣，就进行N层精加工刀路轨迹(9)的精铣，所述第二段粗加工刀路轨迹(8)和精加工刀路轨迹(9)依次交替进行铣削，当最后一层第二段粗加工刀路轨迹(8)完成后，继续进行精加工刀路轨迹，直至完成整个叶片型面的加工，由于所述的第一段粗加工刀路轨迹(7)为单独铣削，因此在复合铣削加工中，每层粗加工深度大于精加工深度，所述的N、L均为整数且大于等于1。2.如权利要求1所述的整体叶盘五轴通道复合铣加工方法，其特征在于，还包括步骤五、整体叶盘通道的实际加工顺...

【专利技术属性】
技术研发人员：许迎颖，冯谦，文学谦，吕锡明，毛海江，
申请(专利权)人：西安三航动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：