大叶片加工变形的控制方法技术

本发明专利技术属于航空叶片加工技术领域，公开了一种大叶片加工变形的控制方法，包括变形分析、形成一阶段预变形模型、粗加工、点位检测、修正一阶段预变形模型、半精加工、扫描检测、形成二阶段预变形模型、精加工、三坐标检测、修正二阶段预变形模型等工序。通过多个阶段的精准的数据分析和计算得到大叶片的第一理论变形量和第二理论变形量从而形成一阶段预变形模型和二阶段预变形模型，最后在辅以第三理论变形量，从通过多个阶段的预期变形量，然后重新建模和编程加工程序实现大叶片加工预变形，而实现了预设变形量和实际变形量相抵消，大幅减少加工变形，显著提高叶片加工精度。显著提高叶片加工精度。显著提高叶片加工精度。

【技术实现步骤摘要】
大叶片加工变形的控制方法


[0001]本专利技术涉及航空叶片加工
，尤其涉及一种大叶片加工变形的控制方法。

技术介绍

[0002]航空空心大叶片通常应用于航空发动机风扇和压气机部位，为有效降低发动机的重量，此类叶片常用的材料为铝合金，其加工精度直接影响着航空发动机推力、推重比、耗油率等关键参数，因此其加工精度要求很高。而加工此类零件的技术难题一方面是航空空心铝合金大叶片叶型长度达到700
‑
1000mm，弦长达到250
‑
400mm，且叶身型面薄，结构刚性差，加工时容易产生切削振动，降低零件表面完整性和减少刀具寿命；另一方面此类叶片加工过程中的各个工序都会发生弯曲变形和扭转变形，造成零件的尺寸不符合图纸要求，变形发生在包括且不限于叶身粗铣工序、叶身精铣工序、叶身喷丸工序等，特别是空心叶片叶身空腔特征加工过程中加工变形情况尤为严重，原因是空心叶片壁厚薄只有1~3mm，切削力施加在薄壁叶身上会产生明显的加工变形。这些变形导致此类叶片加工精度低，一定程度上制约了航空发动机的性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种大叶片加工变形的控制方法，用于解决大叶片加工变形的问题。
[0004]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：大叶片加工变形的控制方法，用于控制加工航空空心大叶片时产生的变形，包括如下步骤：S1、对大叶片的加工理论变形进行分析，输出成第一模型，并取得第一理论变形量；S2、将所述第一模型结合所述第一理论变形量的负值逆向建模形成一阶段预变形模型；S3、使用所述一阶段预变形模型在加工机床上对所述大叶片进行粗加工；S4、对粗加工后的所述大叶片上的多个点位进行检测，得出粗变形量m，而当m＜n时，运行S6；当m≥n时，暂停所述加工机床并运行S5，其中n为“预设值1”；S5、修正S2中的所述一阶段预变形模型后返回S3；S6、使用所述加工机床对所述大叶片半精加工；S7、对完成S6中的所述大叶片扫描检测，得出半精变形量g，而当g＜k时，进行理论变形分析取得第二理论变形量，并输出成第二模型后运行S9；而当g≥k时，暂停所述加工机床并运行S8，其中k为“预设值2”；S8、修正半精加工的程序后返回S6；S9、将所述第二模型结合所述第二理论变形量的负值逆向建模形成二阶段预变形模型；
S10、使用所述加工机床上对所述大叶片进行精加工；S11、采用三坐标检测检测所述大叶片，三坐标检测的检测范围包括检测所述大叶片的叶形截面轮廓度、所述大叶片上多个档位截面的位置尺寸、所述档位截面的扭转角度，所述档位截面选取所述大叶片上长度方向上按照等距a划分为的点位(4)的截面，其中5mm≤a≤30mm；S12、依据三坐标检测的结果判定所述大叶片的加工效果，若合格则完成加工；若不合格则进行S13；S13、重复S1至S6，得到一个半精加工的大叶片,将预变形量x作为第三理论变形量修正所述二阶段预变形模型，其中预变形量x为“预设值3”；取加工前的若干试制的大叶片中各个所述档位截面的位置的平移变形量依次是x
a1
、x
a2
...x
an
；取加工前的若干试制的大叶片各个所述档位截面的扭转角度的旋转变形量依次是x
b1
、x
b2
...x
bn
；S13中所述预变形量x包括最优平移预变形量x
a
以及最优旋转预变形量x
b
；其中x
a
=(x
a1
+x
a2
+...+x
an
)/n、x
b
=(x
b1
+x
b2
+...+x
bn
)/n；S14、利用S13中修正后的所述二阶段预变形模型对S13中得到的半精加工的所述大叶片进行精加工后返回S11。
[0005]作为优选，所述大叶片具有进气边和出气边，在S4中的所述点位包括多个靠近所述进气边的第一点以及多个靠近所述出气边的第二点，所述第一点距所述进气边的距离以及所述第二点距所述出气边的距离为5mm~20mm，相邻的所述第一点之间的距离以及相邻的所述第二点之间的距离为10mm~30mm。
[0006]作为优选，S10还包括对所述大叶片进行抛光、喷丸。
[0007]作为优选，S10和S14中的精加工包括对所述大叶片的叶身空腔的加工。
[0008]作为优选，所述叶身空腔具有相对的两个底壁以及两个所述底壁之间的两个侧壁，采用侧刃带断屑槽的圆鼻铣刀通过往复式大切深高速切削以形成两个所述底壁；采用具有锥度的球头刀通过垂直于所述球头刀的刀轴方向圆弧进刀，所述球头刀的侧刃贴合所述侧壁加工，所述球头刀的刀轴矢量随所述侧壁的角度而变化以加工形成两个所述侧壁。
[0009]作为优选，所述圆鼻铣刀的直径d≤30mm；所述圆鼻铣刀的长径比r≤5；所述圆鼻铣刀的圆角和所述大叶片的转接R角相同。
[0010]作为优选，所述球头刀的半径R1同所述大叶片的转接R角相同，所述球头刀的锥度为4
°
~16
°
。
[0011]作为优选，在所述S4、所述S7、所述S11中，将所述大叶片沿长度方向按距离L分为若干个竖直的截线，检测各个所述截线的位置，以检测得到所述大叶片的加工变形数据。
[0012]作为优选，在所述S5中，在所述一阶段预变形模型中，将所述S4中得到的所述截线按照所述粗变形量m的负值进行旋转和平移，以修正所述截线，将修复后的所述截线串联重新建模以修正所述一阶段预变形模型；在所述S9中，在所述第二模型中，将所述S7中得到的所述截线按照所述第二理论变形量的负值进行旋转和平移，以修正所述截线，将修复后的所述截线串联重新建模以形成所述二阶段预变形模型；在所述S13中，在所述二阶段预变形模型中，将所述S11中得到的所述截线按照所述第三理论变形量的负值进行旋转和平移，以修正所述截线，将修复后的所述截线串联重
新建模以修正所述二阶段预变形模型。
[0013]本专利技术的有益效果：通过多个阶段的精准的数据分析和计算得到大叶片的第一理论变形量和第二理论变形量从而形成一阶段预变形模型和二阶段预变形模型，最后在辅以第三理论变形量，从通过多个阶段的预期变形量以及对一阶段预变形模型和二阶段预变形模型的修正，然后重新建模和编程加工程序实现大叶片加工预变形，从而实现了预设变形量和实际变形量相抵消，大幅减少加工变形，显著提高叶片加工精度。
附图说明
[0014]图1是本专利技术大叶片加工变形的控制方法的流程图。
[0015]图2是本专利技术大叶片检测的点位的示意图。
[0016]图3是本专利技术加工叶身空腔的底壁采用的往复式大切深高速切削的示意图。
[0017]图4是本专利技术加工叶身空腔时球头刀的侧刃贴合侧壁的示意图。
[0018]图5是本专利技术大叶片沿长度方向按距离L划分的示意图。
[0019]图中：1、进气边；2、出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.大叶片加工变形的控制方法，用于控制加工航空空心大叶片时产生的变形，其特征在于，包括如下步骤：S1、对大叶片的加工理论变形进行分析，输出成第一模型，并取得第一理论变形量；S2、将所述第一模型结合所述第一理论变形量的负值逆向建模形成一阶段预变形模型；S3、使用所述一阶段预变形模型在加工机床上对所述大叶片进行粗加工；S4、对粗加工后的所述大叶片上的多个点位(4)进行检测，得出粗变形量m，而当m＜n时，运行S6；当m≥n时，暂停所述加工机床并运行S5，其中n为“预设值1”；S5、修正S2中的所述一阶段预变形模型后返回S3；S6、使用所述加工机床对所述大叶片半精加工；S7、对完成S6中的所述大叶片扫描检测，得出半精变形量g，而当g＜k时，进行理论变形分析取得第二理论变形量，并输出成第二模型后运行S9；而当g≥k时，暂停所述加工机床并运行S8，其中k为“预设值2”；S8、修正半精加工的程序后返回S6；S9、将所述第二模型结合所述第二理论变形量的负值逆向建模形成二阶段预变形模型；S10、根据所述二阶段预变形模型对所述大叶片进行精加工；S11、采用三坐标检测检测所述大叶片，三坐标检测的检测范围包括检测所述大叶片的叶形截面轮廓度、所述大叶片上多个档位截面的位置尺寸、所述档位截面的扭转角度，所述档位截面选取所述大叶片上长度方向上按照等距a划分为的点位(4)的截面，其中5mm≤a≤30mm；S12、依据三坐标检测的结果判定所述大叶片的加工效果，若合格则完成加工；若不合格则进行S13；S13、重复S1至S6，得到一个半精加工的大叶片,将预变形量x作为第三理论变形量修正所述二阶段预变形模型，其中预变形量x为“预设值3”；取加工前的若干试制的大叶片中各个所述档位截面的位置的平移变形量依次是x
a1
、x
a2
...x
an
；取加工前的若干试制的大叶片各个所述档位截面的扭转角度的旋转变形量依次是x
b1
、x
b2
...x
bn
；S13中所述预变形量x包括最优平移预变形量x
a
以及最优旋转预变形量x
b
；其中x
a
=(x
a1
+x
a2
+...+x
an
)/n、x
b
=(x
b1
+x
b2
+...+x
bn
)/n；S14、利用S13中修正后的所述二阶段预变形模型对...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪苏杭，孙凯文，钱经纬，孔健，滕树新，章宇洪，徐进，
申请(专利权)人：无锡透平叶片有限公司，
类型：发明
国别省市：