薄壁结构精密铣削-振动光饰表面粗糙度工艺控制方法技术

本发明专利技术公开了一种薄壁结构精密铣削

【技术实现步骤摘要】
薄壁结构精密铣削
‑
振动光饰表面粗糙度工艺控制方法


[0001]本专利技术属于金属材料机械加工
，具体设计一种薄壁结构精密铣削
‑
振动光饰表面粗糙度工艺控制方法。

技术介绍

[0002]航空发动机是飞机在飞行过程中主要的动力来源，其内部温度高，转速高，工作压力高，构件的机械负荷和热负荷大，工作条件十分苛刻和复杂，并且使用者对其使用寿命与可靠性有较高的要求。航空发动机压气机叶片自由曲面的成型，目前均利用数控铣削精加工实现，精铣加工可保证叶片的形状精度与位置精度要求。但在表面质量方面，凡是铣削加工都存在球头刀具切削宽度方向的长条沟状密排轨迹，这些密排轨迹就形成了表面纹理，表面加工纹理会增加叶片表面应力集中程度，严重影响航空发动机的飞行安全性与可靠性。
[0003]为了解决表面纹理的问题，振动光饰作为一种具有良好经济型与加工效果的光整工艺，成为最终工序的良好选择。振动光饰虽然能改善表面状态，但对材料的去除能力有限，加工时为追求高的铣削效率而选择了较大的切削宽度时，表面的残留高度就会增大。
[0004]当前国内企业生产航空发动机压气机叶片的工艺多为“铣削—抛光—振动光饰”，即在进行振动光饰之前，要求进行手工抛光，去除表面明显的切削纹理。但是，手工抛光方法存在着表面质量保证能力差、加工周期长、粉尘污染严重等突出问题，且加工质量受工人技术水平和工作状态影响，同批次叶片质量一致性难以保证，这些问题严重制约了叶片的生产水平和加工效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种薄壁结构精密铣削
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振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，通过研究振动光饰对于铣削表面的材料去除与表面光整效果的影响规律，获取具有高效率与加工表面高质量的工艺控制方法，以避免手工抛光对生产水平和加工效率的限制。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：薄壁结构精密铣削
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振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，包括以下步骤：
[0007]选取具有相同铣削表面粗糙度的若干个薄壁结构试验件进行振动光饰工艺试验；其中，薄壁结构试验件为经过铣削加工的薄壁结构试验件；
[0008]根据试验结果确定薄壁结构试验件的固定位置；
[0009]基于固定位置进行振动光饰工艺试验，并根据试验结果生成表面粗糙度随加工时间的演化曲线；
[0010]根据演化曲线确定加工效率控制的第一铣削表面粗糙度控制域；
[0011]根据第一铣削表面粗糙度控制域计算铣削加工参数，并基于固定位置和铣削加工参数进行薄壁结构工件的加工。
[0012]进一步地，进行振动光饰工艺试验包括：
[0013]将若干个薄壁结构试验件分别装夹与加工容器的不同位置；
[0014]确定薄壁结构试验件的表面测试点位；
[0015]在该试验过程中，从试验起始时间开始每间隔第一时间阈值对每个薄壁结构试验件的轮廓算术平均高度进行测量并记录。
[0016]进一步地，根据试验结果确定薄壁结构试验件的固定位置包括：
[0017]根据振动光饰工艺试验的记录数据绘制薄壁结构试验件的轮廓算术平均高度随时间变化趋势图；
[0018]根据趋势图确定薄壁结构试验件的固定位置。
[0019]进一步地，基于固定位置进行振动光饰工艺试验包括：
[0020]选取若干组具有不同铣削表面粗糙度的薄壁结构试验件进行振动光饰工艺试验；其中，每个薄壁结构试验件均通过固定位置进行固定；
[0021]在该试验过程中，从试验起始时间开始每间隔第二时间阈值对每个薄壁结构试验件垂直于铣削加工方向的轮廓算术平均高度和轮廓最大高度进行测量并记录。
[0022]进一步地，根据演化曲线确定加工效率控制的第一铣削表面粗糙度控制域包括：
[0023]选择演化曲线中的特征数值点；其中，特征数值点包括轮廓算术平均高度最小值、轮廓最大高度最小值和最优表面粗糙度加工时间；
[0024]根据振动光饰工艺试验的记录数据，运用线性函数拟合的方法构建特征数值点与铣削表面粗糙度的影响关系模型；
[0025]基于影响关系模型确定第一铣削表面粗糙度控制域。
[0026]进一步地，基于影响关系模型确定第一铣削表面粗糙度控制域包括：
[0027]根据最优表面粗糙度加工时间与铣削表面粗糙度的第三影响关系模型，确定第一铣削表面粗糙度控制域。
[0028]进一步地，根据第一铣削表面粗糙度控制域计算铣削加工参数包括：
[0029]以第一铣削表面粗糙度为输入信息，根据轮廓算术平均高度最小值与铣削表面粗糙度的第一影响关系模型、以及轮廓最大高度最小值与铣削表面粗糙度的第二影响关系模型计算对应的轮廓算术平均高度最小值和轮廓最大高度最小值；
[0030]以薄壁结构工件的表面粗糙度阈值选择第一铣削表面粗糙度的控制域；
[0031]根据第一铣削表面粗糙度的控制域计算铣削加工参数。
[0032]进一步地，根据第一铣削表面粗糙度的控制域计算铣削加工参数包括：
[0033]构建第一铣削表面粗糙度的控制域与铣削加工参数的映射模型；
[0034]以第一铣削表面粗糙度的控制域为输入信息计算铣削加工参数。
[0035]进一步地，构建第一铣削表面粗糙度的控制域与铣削加工参数的映射模型包括：
[0036]采用薄壁结构工件进行铣削工艺正交试验，并记录薄壁结构工件的铣削轮廓算术平均高度与铣削轮廓最大高度；
[0037]根据铣削工艺正交试验的记录数据和铣削参数建立第一铣削表面粗糙度的控制域与铣削加工参数的映射模型。
[0038]进一步地，根据铣削工艺正交试验的记录数据和铣削参数建立第一铣削表面粗糙度的控制域与铣削加工参数的映射模型之前还包括：
[0039]根据铣削工艺正交试验的记录数据和铣削参数建立极差分析表。
[0040]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过试验的方法分析了初始的铣削表面对振动光饰工艺的影响规律，建立了铣削表面与振动光饰表面粗糙度变化过程之间的影响关系模型，并以此为基础反向计算确定复合工艺中铣削与振动光饰所采用的工艺方法，综合考虑了表面质量与效率的要求，能够满足现行航空发动机叶片加工质量的评价标准。
附图说明
[0041]图1为本专利技术实施例一种薄壁结构精密铣削
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振动光饰表面粗糙度工艺控制方法的流程图；
[0042]图2为本专利技术实施例中振动光饰工艺中叶片模拟件在容器中的若干个固定位置的示意图；
[0043]图3为本专利技术实施例中叶片模拟件分区域铣削加工区域及测量点位规划示意图；
[0044]图4为本专利技术实施例中振动光饰叶片模拟件在不同的固定位置进行试验测量的表面粗糙度变化趋势图；
[0045]图5为本专利技术实施例中对于不同铣削表面粗糙度的试验件的振动光饰表面粗糙度演化曲线示意图；
[0046]图6为本专利技术实施例中R
a
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.薄壁结构精密铣削
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振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，其特征在于，包括以下步骤：选取具有相同铣削表面粗糙度的若干个薄壁结构试验件进行振动光饰工艺试验；其中，所述薄壁结构试验件为经过铣削加工的薄壁结构试验件；根据试验结果确定所述薄壁结构试验件的固定位置；基于所述固定位置进行振动光饰工艺试验，并根据试验结果生成表面粗糙度随加工时间的演化曲线；根据所述演化曲线确定加工效率控制的第一铣削表面粗糙度控制域；根据所述第一铣削表面粗糙度控制域计算铣削加工参数，并基于所述固定位置和所述铣削加工参数进行薄壁结构工件的加工。2.如权利要求1所述的薄壁结构精密铣削
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振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，其特征在于，进行振动光饰工艺试验包括：将若干个所述薄壁结构试验件分别装夹与加工容器的不同位置；确定所述薄壁结构试验件的表面测试点位；在该试验过程中，从试验起始时间开始每间隔第一时间阈值对每个所述薄壁结构试验件的轮廓算术平均高度进行测量并记录。3.如权利要求2所述的薄壁结构精密铣削
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振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，其特征在于，根据试验结果确定所述薄壁结构试验件的固定位置包括：根据所述振动光饰工艺试验的记录数据绘制所述薄壁结构试验件的轮廓算术平均高度随时间变化趋势图；根据所述趋势图确定所述薄壁结构试验件的固定位置。4.如权利要求2或3所述的薄壁结构精密铣削
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振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，其特征在于，基于所述固定位置进行振动光饰工艺试验包括：选取若干组具有不同铣削表面粗糙度的所述薄壁结构试验件进行振动光饰工艺试验；其中，每个所述薄壁结构试验件均通过所述固定位置进行固定；在该试验过程中，从试验起始时间开始每间隔第二时间阈值对每个所述薄壁结构试验件垂直于铣削加工方向的轮廓算术平均高度和轮廓最大高度进行测量并记录。5.如权利要求4所述的薄壁结构精密铣削
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振动光饰表面粗糙度工艺控制方法，其特征在于，根据所述演化曲线确定加工效率控制的第一铣削表面粗糙度控制域包括：选择所述演化曲线中的特征数值点；其中，所述特征数值点包括轮廓算术平均高度最小值、轮廓最大高度最小值和最优表面粗...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚倡锋，孙蕴齐，谭靓，任军学，张定华，崔敏超，罗健鑫，高旭航，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：