【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机整体叶轮加工，特别涉及一种多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法。
技术介绍
1、整体式多级叶轮是一种被逐渐采用的转子结构，能够有效提高增压比和气动效率。整体式多级叶轮不采用螺栓连接结构，在加工成型时采用两种方式。第一种成型方式是采用整体锻件进行加工成型。第二种成型方式是将多个叶轮毛坯焊接为整体，再进行叶型加工。这两种整体式多级叶轮加工成型方式可有效降低焊接变形带来的加工偏差，保证叶型尺寸和形位精度。但整体式多级叶轮结构复杂，盘体型腔空间狭窄，叶型加工时刀轴摆动空间不足，刀具避碰空间有限，同时叶片型面部位从毛坯状态开始加工，材料去除量大，加工刚性差。整体式多级叶轮叶型加工质量风险大，一旦个别叶片出现加工问题，整个多级叶轮面临不能使用的风险。
2、在多级叶轮叶片型腔粗铣时，一般采用参数化深度模式，切削轨迹和移刀轨迹采用相同的刀轴矢量控制策略，为避免干涉，在型腔中下部刀轴摆动幅度相对较大，容易产生切削振颤，存在振动过切风险；为降低切削振动、控制加工变形，现有整体式多级叶轮加工方案通常采用较为保守的切削参数。整体式多级叶轮具有叶片前缘长度长、叶片后缘长度短的结构特点，在采用参数化深度模式进行叶片型腔粗铣时，叶型前缘区域、后缘区域具有相同层数的粗铣刀轨，在加工效率上有提升空间。整体式多级叶轮在加工余量分配、加工顺序安排等方面对加工刚性影响较大，需要避免因加工顺序、余量分配不合理导致的切削振动。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对整体式多级叶轮叶型粗铣的
2、本专利技术的技术解决思路是，依据多级叶轮叶型粗铣加工振动特点和所用刀具切削性能，设计能够降低切削振动和减小加工变形的粗铣方案，增强加工过程稳定性，保证多级叶轮叶型粗铣效率。
3、本专利技术提供了一种多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，其特征在于：所述的多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，具体为针对多级叶轮叶型加工，提供一种多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，该方法通过加工余量分配，保证多级叶轮装夹刚性，依据叶片型腔结构特点和切削进刀方向，选用不同的低振动单向层铣刀具轨迹策略，控制刀具前倾角变化范围，在叶片型腔粗铣时采用基于流道曲面的深度计算模式，通过减少总切削距离可在一定程度上提高加工效率，按增强加工刚性、减小加工变形的原则安排多级叶轮加工顺序，有效释放零件内应力，保证零件变形较小且均匀。
4、包括以下步骤：
5、步骤1：依据零件结构特征在各级缘板及鼓筒连接位置预留余量；
6、结合零件结构尺寸、材料硬度和轴向高度，在各级叶轮缘板1及各级叶轮鼓筒连接位置2，相对多级叶轮最终尺寸预留一定余量，保证多级叶轮在叶型铣削加工时的工艺系统刚性；
7、步骤2：依据零件基准位置制定多级叶轮装夹定位方案；
8、在多级叶轮径向基准面3和轴向基准面4所属的该级叶轮上选定装夹定位位置，将与径向基准面3同轴的轮盘内圆面5选定为装夹径向定位基准，将与轴向基准面4平行的缘板平面6选定为装夹轴向定位基准，将距离轴向基准面4最远的叶轮缘板平面8确定为压紧位置；
9、步骤3：按叶片型腔结构特点设计低振动单向层铣策略；
10、各级叶轮由叶型7与流道9构成粗铣加工叶片型腔11，结合叶片型腔11的结构特点以及流道9相对多级叶轮旋转中心10的倾斜角度，设计低振动单向层铣策略12、13、14、15，低振动单向层铣策略12、14的每条刀轨先切削后移刀，低振动单向层铣策略13、15的每条刀轨先移刀后切削，单向层铣策略14、15具有带安全余量的附加刀轨，第一条切削轨迹16避开叶片侧，防止刀具切削时产生过大接触面积，保证刀具稳定切削；
11、单向层铣策略12、13、14、15的每条完整刀轨包括切削轨迹和移刀轨迹，切削轨迹的刀轴矢量采用刀具前倾角控制模式，移刀轨迹的刀轴矢量采用光顺无干涉控制模式；
12、步骤4：按基于流道的深度模式计算叶片型腔粗铣刀具轨迹；
13、针对各级叶轮的叶片型腔11，依据加工需要选用球刀和进刀方向，将叶片型腔11分成n段区域进行加工，在第i段区域从低振动单向层铣策略12、13、14、15中选定一种切削策略i＝1,2…n，采用基于流道的深度模式17，计算生成第i段区域的粗铣刀具轨迹，在切削轨迹中刀具矢量光顺无干涉，使刀具前倾角始终保持正值或始终保持负值，且刀具前倾角的绝对值在2°～30°范围内变化，在移刀轨迹中使刀轴矢量光顺无干涉，移刀轨迹的进给速度在切削轨迹进给速度的2～15倍范围内选取；
14、步骤5：制定各级叶轮叶片型腔粗铣加工顺序；
15、步骤5.1：依据增强加工刚性、减少加工变形的方式，各级叶轮叶片型腔11的粗铣加工顺序按距离零件轴向基准面4由远及近的顺序；
16、步骤5.2：按对称加工的方式，制定每级叶轮粗铣加工叶片型腔11的加工顺序，结合每组叶片材料去除重量，对工件材料易变形的叶轮，从零度角向位置开始将所有待粗铣加工区域近似均分成2p组p≥2，按1，2p/2+1，2p/4+1,2p×3/4+1……的顺序进行加工，对工件材料不易变形的叶轮，从零度角向位置开始将所有待粗铣加工区域近似均分成偶数组qq≥2，按1，q/2+1，2,q/2+2……的顺序进行加工；
17、步骤6：验证小变形低振动多级叶轮叶型粗铣方案；
18、针对多级叶轮，按制定的各级叶轮叶型加工顺序，采用已计算生成的粗铣刀具轨迹进行加工，验证叶型加工过程的平稳性和加工质量的符合性；若加工过程存在较大加工变形和切削振动，可按步骤1～步骤5适当调整切削策略和刀轴矢量，再次进行加工验证。
19、本专利技术与现有技术相比，其优点在于：
20、本专利技术所述的多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，提供一种能够降低切削振动和减小加工变形的多级叶轮叶片型腔粗铣方案，增强多级叶轮加工刚性，提高加工过程稳定性，保证多级叶轮叶型粗铣效率。
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1.一种多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，其特征在于：所述的多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，具体为针对多级叶轮叶型加工，提供一种多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，该方法通过加工余量分配，保证多级叶轮装夹刚性，依据叶片型腔结构特点和切削进刀方向，选用不同的低振动单向层铣刀具轨迹策略，控制刀具前倾角变化范围，在叶片型腔粗铣时采用基于流道曲面的深度计算模式，通过减少总切削距离可在一定程度上提高加工效率，按增强加工刚性、减小加工变形的原则安排多级叶轮加工顺序，有效释放零件内应力，保证零件变形较小且均匀。
2.根据权利要求1所述的多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，其特征在于：包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，其特征在于：所述的多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，具体为针对多级叶轮叶型加工，提供一种多级叶轮叶型的小变形低振动粗铣方法，该方法通过加工余量分配，保证多级叶轮装夹刚性，依据叶片型腔结构特点和切削进刀方向，选用不同的低振动单向层铣刀具轨迹策略，控制刀具前倾角...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨万辉，张积瑜，朱静宇，张莹，刘继伟，
申请(专利权)人：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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