CN103586737A - 一种叶片型面高精度数控铣加工的补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种叶片型面高精度数控铣加工的补偿方法，属于叶片型面高精度加工领域，本发明通过叶片边缘型面上各点实际加工数值与模拟数值的比较，以叶片截面中间部位厚度差值为依据，修改三维模型中边缘型面上各点的坐标值，使叶片边缘厚度的差值与叶片中间型面厚度的差值相同；本发明应用于某机部分叶片的型面数控铣精加工中，效果良好，在轮廓度最小为0.06的叶片型面加工中，实现了叶身型面无余量数控铣的批量加工，应用于其他级别的叶片加工过程中，降低成本5%，年节约成本30万。
Description
技术领域
本发明属于叶片型面高精度加工领域，具体涉及一种叶片型面高精度数控铣加工的补偿方法。
背景技术
在航空发动机压气机叶片的设计上，越来越多的采用钛合金、高温合金等难加工材料，并且叶身型面壁厚越来越小，由此给加工带来的难题是叶身型面在数控铣加工时，加工变形大，并且型面的中间部位和进排气边缘部位由于刚性的不同，产生型面边缘5mm范围内局部轮廓实际加工厚度与模型相差较大的问题，差值超出轮廓度公差范围，无法实现型面轮廓的无余量精密加工，因此必须加大型面数控铣后的加工余量，依靠抛光的方法去除余量并达到粗糙度的要求，由此产生了型面轮廓度无法完全满足设计图纸的问题，进排气边缘转接R“方头”或“尖边”的现象，而且产生5%以上的废品。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种叶片型面高精度数控铣加工的补偿方法，以达到实现叶身型面的无余量精加工、批量生产的目的。
一种叶片型面高精度数控铣加工的补偿方法，包括以下步骤：
步骤1、对所需加工叶片进行三维模拟，获得该叶片的三维模型，并采用数控机床根据三维模型加工叶片；
步骤2、采用三坐标测量机测量被加工叶片任一截面边缘型面上的若干个点的坐标；
步骤3、根据步骤2中叶片边缘型面上所测量点的实测坐标，计算出实测点位置与三维模型中所对应点位置的偏差，即两点法向距离，进而获得叶片边缘型面厚度差值；
步骤4、采用三坐标测量机测量被加工叶片任一截面中间部位型面上的若干个点的坐标；
步骤5、根据步骤4中叶片中间部分型面上所测量点的实测坐标，计算出实测点位置与三维模型中所对应点位置的偏差，即两点法向距离，进而获得叶片中间部位型面厚度差值；
步骤6、将步骤3中求得的偏差值与步骤5中求得的偏差值比较做差；
步骤7、以叶片截面中间部位厚度差值为依据，根据步骤6所得结果修改三维模型中边缘型面上各点的坐标值，使叶片边缘厚度的差值与叶片中间型面厚度的差值相同，再根据修改后的型面三维模型对叶片进行批量数控铣加工。
步骤2所述的叶片边缘型面为距离叶片型面进、排气边缘5mm范围内型面。
本发明优点：
本发明一种叶片型面高精度数控铣加工的补偿方法，应用于某机部分叶片的型面数控铣精加工中，效果良好，在轮廓度最小为0.06的叶片型面加工中，实现了叶身型面无余量数控铣的批量加工，应用于其他级别的叶片加工过程中，降低成本5%，年节约成本30万。
附图说明
图1为本发明一种实施例的叶片型面高精度数控铣加工模型的补偿方法流程图；
图2为本发明一种实施例的叶片截面示意图；
图3为本发明一种实施例的叶片增厚部位示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
一种叶片型面高精度数控铣加工的补偿方法，流程图如图1所示，包括以下步骤：
步骤1、对所需加工叶片进行三维模拟，获得该叶片的三维模型，并采用数控机床根据三维模型加工叶片；
本发明实施例中，采用五坐标加工中心对叶身型面进行无余量铣削加工；采用PS85软件构建三维模型，构建的过程属于现有技术；
步骤2、采用三坐标测量机测量被加工叶片任一截面边缘型面上的4个点的坐标；
本发明实施例中，采用三坐标测量机（GLOBAL998），利用Blade软件测量加工后叶片的截面，如图2所示，取得各截面的实际加工数据，确定截面边缘增厚部位，即距离叶尖5mm范围内；图中，LE表示进气边缘，TE表示排气边缘，CCV表示叶盆型面，CVX表示叶背型面。
步骤3、根据步骤2中叶片边缘型面上所测量点的实测坐标，计算出实测点位置与三维模型中所对应点位置的偏差，即两点法向距离，进而获得叶片边缘型面厚度差值；
本发明实施例中，如图3所示，确定叶片边缘部分P1点、P2点、P3点和P4点的理论数据，并计算出上述各点的实测与理论数据在各点法向的偏差；
其中，P1～P4点坐标如下：（单位：mm）
P1（-11.127，-2.588） P2（-9.837，-2.233）
P3（-8.306，-1.825） P3（-7.632，-1.649）
经过比较，各点的实测与理论数据偏差依次为：
ΔP1：0.0278
ΔP2：0.0508
ΔP3：0.0477
ΔP4：0.0266
步骤4、采用三坐标测量机测量被加工叶片任一截面中间部位型面上的若干个点的坐标；
步骤5、根据步骤4中叶片中间部分型面上所测量点的实测坐标，计算出实测点位置与三维模型中所对应点位置的偏差，即两点法向距离，进而获得叶片中间部位型面厚度差值；
本发明实施例中，采集叶片整个截面实测点，并分别求出实测轮廓与理论轮廓的最大厚度Cmax，计算两者的偏差ΔCmax，并以该值的二分之一为基准值（叶片单边差值）U1，即U1=1/2×ΔCmax=0.0293/2=0.01465。
步骤6、将步骤3中求得的偏差值与步骤5中求得的偏差值比较做差；
本发明实施例中，计算各点的补偿值Δ如下：
Δ1=ΔP1-U1=0.0131
Δ2=ΔP2-U1=0.0432
Δ3=ΔP3-U1=0.0331
Δ4=ΔP4-U1=0.0120
步骤7、根据步骤6中计算的差值补偿叶片某一截面边缘型面的理论数据，即以叶片截面中间部位厚度差值为依据，根据步骤6所得结果修改三维模型中边缘型面上各点的坐标值，使叶片边缘厚度的差值与叶片中间型面厚度的差值相同，再根据修改后的型面三维模型对叶片进行批量数控铣加工。
根据上述补偿值，对叶片边缘的截面数据在厚度方向上进行补偿，即改变X、Y坐标点，实现厚度上的改变。考虑到叶片截面的曲率方向，近似的方法为对点P1～点P4的Y坐标值进行补偿，补偿后各点的坐标如下：
P1（-11.127，-2.574） P2（-9.837，-2.1898）
P3（-8.306，-1.7919） P3（-7.632，-1.637）
利用补偿后的各截面数据制作三位模型并生成程序进行加工，从而实现了型面轮廓的高精度铣加工，截面边缘的增厚现象得到明显的改善。
Claims (2)
1.一种叶片型面高精度数控铣加工的补偿方法，包括以下步骤：
步骤1、对所需加工叶片进行三维模拟，获得该叶片的三维模型，并采用数控机床根据三维模型加工叶片；
其特征在于：
步骤2、采用三坐标测量机测量被加工叶片任一截面边缘型面上的若干个点的坐标；
步骤3、根据步骤2中叶片边缘型面上所测量点的实测坐标，计算出实测点位置与三维模型中所对应点位置的偏差，即两点法向距离，进而获得叶片边缘型面厚度差值；
步骤4、采用三坐标测量机测量被加工叶片任一截面中间部位型面上的若干个点的坐标；
步骤5、根据步骤4中叶片中间部分型面上所测量点的实测坐标，计算出实测点位置与三维模型中所对应点位置的偏差，即两点法向距离，进而获得叶片中间部位型面厚度差值；
步骤6、将步骤3中求得的偏差值与步骤5中求得的偏差值比较做差；
步骤7、以叶片截面中间部位厚度差值为依据，根据步骤6所得结果修改三维模型中边缘型面上各点的坐标值，使叶片边缘厚度的差值与叶片中间型面厚度的差值相同，再根据修改后的型面三维模型对叶片进行批量数控铣加工。
2.根据权利要求1所述的叶片型面高精度数控铣加工的补偿方法，其特征在于，步骤2所述的叶片边缘型面为距离叶片型面进、排气边缘5mm范围内型面。
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