CN108746789B - 整体叶盘盘铣开槽加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种整体叶盘盘铣开槽加工方法，用于解决现有整体叶盘开槽加工方法实用性差的技术问题。技术方案是首先设置插铣和侧铣的加工余量，再在UG中画同盘铣刀和整体叶盘的三维模型，选取叶盆面和叶背面，规划盘铣可加工宽度，选取轮毂面和外圆面，规划盘铣可加工深度，生成盘铣可加工区域，设置切削参数，生成刀位轨迹，实现盘铣开槽加工。本发明在规划盘铣可加工区域时，充分考虑盘铣加工给后道工序可能带来的影响，同时规划出插铣和侧铣的加工余量，从而规划出合理可行的盘铣可加工区域，实用性好，同时可使整体叶盘加工的安全性提高95％以上。

Description

整体叶盘盘铣开槽加工方法
技术领域
本发明属于航空发动机整体叶盘机械加工领域，特别涉及一种整体叶盘盘铣开槽加工方法。
背景技术
参照图8。文献“授权公告号是CN103586518B中国发明专利”公开了一种开式整体叶盘开槽加工方法。该方法首先对开式整体叶盘通道开槽区域进行规划，求取叶片干涉控制线，通道开槽临界线求解，获取通道开槽可达加工域，刀位轨迹的规划，盘铣刀几何参数选取，实现通道开槽盘铣。
盘铣作为整体叶盘开槽加工的第一道工序实现大余量切除，之后插铣用于扩槽加工，进一步形成通道的曲面，最后侧铣用于除棱清根。该方法虽然能实现整体叶盘盘铣通道的开槽加工，但由于没有考虑后序工序插铣和侧铣的加工余量优化及加工区域优化问题，规划出的盘铣可加工区域显然是不合理的。充分考虑盘铣对插铣和侧铣加工带来的影响，从而规划出合理的盘铣可加工区域是盘铣开槽加工工艺方法中首要解决的问题。
整体叶盘是高推重比、高性能发动机的核心部件，也是航空航天、国防、能源、动力等领域重大装备实现减重、增效和改善性能的关键零件。但由于其结构复杂、通道窄、开敞性差等，使其制造技术属于国际性难题。目前，国内在整体叶盘开槽加工方面普遍采用并依赖进口的通用五坐标机床插铣加工，难以满足整体叶盘零件的高效低成本制造要求。尤其在其粗加工阶段，加工过程使用的刀具规格多且刀具磨损严重，导致加工周期长、效率低，成本居高不下。国外新研整体叶盘加工工艺与装备技术对我国实行严密技术封锁。为打破国外对该技术的封锁，实现我国航空发动机技术进步和自主创新，国内相关高校和科研院所相继展开整体叶盘数控铣削加工工艺及装备技术方面的研究，开发出整体叶盘复合铣工艺及装备，即首先利用盘铣进行大余量切除，之后用插铣进行扩槽加工，最后用侧铣进行除棱清根。该工艺首次将盘铣应用于整体叶盘的开槽粗加工，可将整体叶盘的开槽加工效率提高3-4倍。盘铣首次应用于整体叶盘的开槽加工，合理的盘铣开槽加工工艺方法对整体叶盘加工效率的提高起着重要作用。
发明内容
为了克服现有整体叶盘开槽加工方法实用性差的不足，本发明提供一种整体叶盘盘铣开槽加工方法。该方法首先设置插铣和侧铣的加工余量，再在UG中画同盘铣刀和整体叶盘的三维模型，选取叶盆面和叶背面，规划盘铣可加工宽度，选取轮毂面和外圆面，规划盘铣可加工深度，生成盘铣可加工区域，设置切削参数，生成刀位轨迹，实现盘铣开槽加工。本发明在规划盘铣可加工区域时，充分考虑盘铣加工给后道工序可能带来的影响，同时规划出插铣和侧铣的加工余量，从而规划出合理可行的盘铣可加工区域，实用性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种整体叶盘盘铣开槽加工方法，其特点是包括以下步骤：
步骤一、根据整体叶盘6的通道11扭曲程度设置插铣和侧铣工序最小加工余量，插铣的加工余量为2～2.5mm,侧铣的加工余量为1～1.5mm。
步骤二、给合步骤一设置的插铣和侧铣加工余量，将待加工的整体叶盘6和选用的盘铣刀在UG软件中构造出三维模型。其中整体叶盘6三维模型的尺寸保留插铣和侧铣加工余量的尺寸。
步骤三、在UG软件中，选择叶盆面8和叶背面7，由整体叶盘盘铣开槽软件在UG软件后台直接计算出通道11的可加工宽度。
步骤四、在UG软件中，选择外圆面9和轮毂面10，由整体叶盘盘铣开槽软件在UG软件后台直接计算出通道11的可加工深度。
步骤五、根据步骤三、步骤四计算出的通道11可加工宽度和可加工深度，由整体叶盘盘铣开槽软件在UG软件后台规划出通道11的盘铣可加工区域。
步骤六、在整体叶盘盘铣开槽软件中设置切削参数，包括盘铣刀的直径、盘铣刀的厚度、进给速度、主轴转速和旋转角度。
步骤七、在UG软件中进行盘铣开槽的仿真切削，并生成盘铣开槽的刀位轨迹。
步骤八、利用刀位轨迹生成NC代码，实现盘铣开槽加工。
“五刀法”是一个通道的盘铣开槽加工采用五次盘铣切削，第一刀最大限度的切除通道加工余量，第二刀和第三刀切除叶背面7上的加工余量，第四刀和第五刀切削除叶盆面8上的加工余量。“五刀法”适用于加工通道扭曲程度大的整体叶盘。
“三刀法”是一个通道的盘铣开槽加工采用三次盘铣切削加工，第一刀最大限度的切除通道的加工余量，第二刀切除叶背面7上的加工余量，第三刀切除叶盆面8上的加工余量。“三刀法”适用于加工通道扭曲程度较小的整体叶盘。
“一刀法”是一个通道的盘铣开槽加工采用一次盘铣切削加工，只用一刀即可切除通道大部分的加工余量。“一刀法”适用于加工通道扭曲程度接近直线的整体叶盘。
本发明的有益效果是：该方法首先设置插铣和侧铣的加工余量，再在UG中画同盘铣刀和整体叶盘的三维模型，选取叶盆面和叶背面，规划盘铣可加工宽度，选取轮毂面和外圆面，规划盘铣可加工深度，生成盘铣可加工区域，设置切削参数，生成刀位轨迹，实现盘铣开槽加工。本发明在规划盘铣可加工区域时，充分考虑盘铣加工给后道工序可能带来的影响，同时规划出插铣和侧铣的加工余量，从而规划出合理可行的盘铣可加工区域，实用性好，同时可使整体叶盘加工的安全性提高95％以上。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明整体叶盘盘铣开槽加工方法的流程图。
图2是本发明方法中复合铣的工艺图。
图3是本发明方法所用机床的示意图。
图4是本发明方法中通道的示意图。
图5是本发明方法实施例中五刀法的示意图。
图6是本发明方法实施例中三刀法的示意图。
图7是本发明方法实施例中一刀法的示意图。
图8是背景技术开式整体叶盘开槽加工方法的流程图。
图中，1-盘铣装置，2-插铣和侧铣装置，3-工作台，4-盘铣主轴头，5-插铣和侧铣主轴头，6-整体叶盘，7-叶背面，8-叶盆面，9-外圆面，10-轮毂面，11-通道。
具体实施方式
参照图1-7。本发明整体叶盘盘铣开槽加工方法具体步骤如下：
以复合铣工艺方法为基础，复合铣工艺方法即：首先利用盘铣进行大余量切除，然后利用插铣进行扩槽加工，进一步形成通道的曲面；最后利用侧铣进行除棱清根。
整体叶盘盘铣加工方法采用的机床设备将盘铣装置1与插铣和侧铣装置2集成在一台机床上，整体叶盘6安装在工作台3上，首先利用盘铣主轴头4实现盘铣开槽加工，再利用插铣和侧铣主轴头5实现插铣加工，最后同样利用插铣和侧铣主轴头5实现侧铣加工。
整体叶盘盘铣开槽加工方法的具体步骤：
步骤一、根据整体叶盘6的通道11扭曲程度设置插铣和侧铣工序最小加工余量，插铣的加工余量为2～2.5mm,侧铣的加工余量为1～1.5mm。
步骤二、给合步骤一设置的插铣和侧铣加工余量，将待加工的整体叶盘6和选用的盘铣刀在UG软件中构造出三维模型。其中整体叶盘6三维模型的尺寸保留插铣和侧铣加工余量的尺寸。
步骤三、在UG软件中，选择叶盆面8和叶背面7，由整体叶盘盘铣开槽软件在UG软件后台直接计算出通道11的可加工宽度。
步骤四、在UG软件中，选择外圆面9和轮毂面10，由整体叶盘盘铣开槽软件在UG软件后台直接计算出通道11的可加工深度。
步骤五、根据步骤三、步骤四计算出的通道11可加工宽度和可加工深度，由整体叶盘盘铣开槽软件在UG软件后台规划出通道11的盘铣可加工区域。
步骤六、在整体叶盘盘铣开槽软件中设置切削参数，包括盘铣刀的直径、盘铣刀的厚度、进给速度、主轴转速和旋转角度。
步骤七、在UG软件中进行盘铣开槽的仿真切削，并生成盘铣开槽的刀位轨迹。
步骤八、利用刀位轨迹生成NC代码，实现盘铣开槽加工。
不同的整体叶盘，通道的扭曲程度不同。为适应不同类型整体叶盘通道的开槽加工，本发明中的盘铣开槽加工工艺方法提出“五刀法”、“三刀法”和“一刀法”三种不同的工艺方法。
“五刀法”是一个通道的盘铣开槽加工采用五次盘铣切削，第一刀最大限度的切除通道加工余量，第二刀和第三刀切除叶背面7上的加工余量，第四刀和第五刀切削除叶盆面8上的加工余量。“五刀法”适用于加工通道扭曲程度大的整体叶盘。
“三刀法”是一个通道的盘铣开槽加工采用三次盘铣切削加工，第一刀最大限度的切除通道的加工余量，第二刀切除叶背面7上的加工余量，第三刀切除叶盆面8上的加工余量。“三刀法”适用于加工通道扭曲程度较小的整体叶盘。
“一刀法”是一个通道的盘铣开槽加工采用一次盘铣切削加工，只用一刀即可切除通道大部分的加工余量。“一刀法”适用于加工通道扭曲程度接近直线的整体叶盘。

Claims (4)

1.一种整体叶盘盘铣开槽加工方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、根据整体叶盘(6)的通道(11)扭曲程度设置插铣和侧铣工序最小加工余量，插铣的加工余量为2～2.5mm,侧铣的加工余量为1～1.5mm；
步骤二、给合步骤一设置的插铣和侧铣加工余量，将待加工的整体叶盘(6)和选用的盘铣刀在UG软件中构造出三维模型；其中整体叶盘(6)三维模型的尺寸保留插铣和侧铣加工余量的尺寸；
步骤三、在UG软件中，选择叶盆面(8)和叶背面(7)，由整体叶盘盘铣开槽软件在UG软件后台直接计算出通道(11)的可加工宽度；
步骤四、在UG软件中，选择外圆面(9)和轮毂面(10)，由整体叶盘盘铣开槽软件在UG软件后台直接计算出通道(11)的可加工深度；
步骤五、根据步骤三、步骤四计算出的通道(11)可加工宽度和可加工深度，由整体叶盘盘铣开槽软件在UG软件后台规划出通道(11)的盘铣可加工区域；
步骤六、在整体叶盘盘铣开槽软件中设置切削参数，包括盘铣刀的直径、盘铣刀的厚度、进给速度、主轴转速和旋转角度；
步骤七、在UG软件中进行盘铣开槽的仿真切削，并生成盘铣开槽的刀位轨迹；
步骤八、利用刀位轨迹生成NC代码，实现盘铣开槽加工。
2.根据权利要求1所述的整体叶盘盘铣开槽加工方法，其特征在于还包括以下步骤：第一刀最大限度的切除通道加工余量，第二刀和第三刀切除叶背面(7)上的加工余量，第四刀和第五刀切削除叶盆面(8)上的加工余量；适用于加工通道扭曲程度大的整体叶盘。
3.根据权利要求1所述的整体叶盘盘铣开槽加工方法，其特征在于还包括以下步骤：第一刀最大限度的切除通道的加工余量，第二刀切除叶背面(7)上的加工余量，第三刀切除叶盆面(8)上的加工余量；适用于加工通道扭曲程度较小的整体叶盘。
4.根据权利要求1所述的整体叶盘盘铣开槽加工方法，其特征在于还包括以下步骤：一刀切除通道大部分的加工余量；适用于加工通道扭曲程度接近直线的整体叶盘。
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