CN108406243B - 钛合金叶片总长高效切割精铣工艺 - Google Patents

钛合金叶片总长高效切割精铣工艺 Download PDF

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Abstract

一种钛合金叶片总长高效切割精铣工艺，通过在叶片的中间螺旋铣孔，再依次于铣孔两侧分别铣出气侧槽和进气侧槽，并在进出气边部位保留用于提供叶片刚性支撑的筋带；然后割断两侧筋带并精铣两侧的叶顶面区域，从而完成叶片总长的精加工。本发明通过从中间开槽并保留筋带的方式，大幅度提高了叶片类零件总长的切割和精铣效率，保证了叶顶面加工表面质量和叶片总长尺寸精度，降低了生产成本。

Description

钛合金叶片总长高效切割精铣工艺
技术领域
本发明涉及的是一种飞机制造领域的技术，具体是一种钛合金叶片总长高效切割精铣工艺。
背景技术
叶片类零件是诸如航空发动机、汽轮机、燃气轮机等各类透平机械中的关键部件，是实现内能与机械能转换的核心结构件。针对叶片的制造，国内外普遍采用五轴数控加工的方法。对于中短长度的动叶片加工，其流程通常是：首先在四轴机床上加工叶根；之后将叶片通过叶根装夹于五轴叶片专用机床的主旋转轴上，并使副旋转轴的顶尖将叶冠部位的工艺搭子顶住，起到辅助支撑的作用，进而用螺旋铣方式加工叶身型面；最后，用波刃铣刀割掉叶冠搭子，并将副旋转轴的顶尖移开，用整体硬质合金刀具对叶顶面进行精铣，以将叶片总长加工到设计尺寸之内。在最后一步的总长精铣工序中，由于叶片仅依靠叶根部位夹持，叶片呈悬臂状态，加之叶身壁厚非常薄，精铣叶顶面过程中叶片极易发生振动和变形，使加工表面产生振纹，恶化已加工表面质量，甚至造成叶片的报废。产业上为保证总长精铣加工精度，采用牺牲效率换精度的做法，用很小的切削用量进行加工，增加了叶片的加工成本。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种钛合金叶片总长高效切割精铣工艺，通过从中间开槽并保留筋带的方式，大幅度提高了叶片类零件总长的切割和精铣效率，保证了叶顶面加工表面质量和叶片总长尺寸精度，降低了生产成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过在叶片的中间螺旋铣孔，再依次于铣孔两侧分别铣出气侧槽和进气侧槽，并在进出气边部位保留用于提供叶片刚性支撑的筋带；然后割断两侧筋带并精铣两侧的叶顶面区域，从而完成叶片总长的精加工。
所述的叶片材料优选为钛合金叶片。
所述的筋带，位于出气边部位且最小宽度为1～3mm。
所述的割断两侧筋带，包括割断出气边筋带和进气边筋带。
所述的精铣，包括出气侧和进气侧的叶顶面精铣。
为了保证叶顶面无接刀痕，精铣进、出气侧叶顶面部位时刀具的走刀轨迹优选至少与精铣后的槽内叶顶面部位有一倍刀具直径的重叠。
技术效果
与现有技术相比，本发明加工效率和加工表面质量均有较大提高，试验表明可使效率提升50％。
附图说明
图1为实施例在叶冠搭子切割与叶片总长精铣之前的叶片装夹形态图；
图2为实施例将叶冠搭子切割后的形态图；
图3为实施例在精铣叶片总长之前的叶片悬臂形态图；
图4为实施例对叶片螺旋铣孔之后的示意图；
图5为实施例对叶片铣出气侧槽之后的示意图；
图6为实施例对叶片铣进气侧槽之后的示意图；
图7为实施例对叶片精铣槽内叶顶面之后的示意图；
图8为实施例对叶片割断进/出气边筋带之后的示意图；
图9为实施例对叶片精铣进/出气侧叶顶面之后的示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例步骤如下：
步骤1)螺旋铣孔：接前一道的型面精铣工序完成之后，保持叶冠搭子受副旋转轴顶尖的顶紧作用不变化，使用
Figure GDA0002176906110000024
波纹铣刀在叶冠搭子的中部采用螺旋铣孔工艺制得一直径9mm的中心孔，并使孔的外圆边距离成品叶顶面的最小值(即最小余量)为0.3mm，之后抬刀。螺旋铣孔的工艺参数为：线速度vc＝60～90m/min，轴向每齿进给量faz＝0.003～0.01mm/z，切向每齿进给量ftz＝0.04～0.08mm/z。
步骤2)铣出气侧槽：接上一步，使用
Figure GDA0002176906110000021
波纹铣刀从中心孔处下刀，之后刀具按照给叶片总长留量0.3mm的路径向出气边方向走刀铣槽，走至刀具外圆面到出气边的最小距离约为1～3mm时抬刀，也即，在出气边部位留一最小宽度约为1～3mm的筋带。铣槽的工艺参数为：线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.02～0.04mm/z。
步骤3)铣进气侧槽：接上一步，使用
Figure GDA0002176906110000022
波纹铣刀从中心孔处下刀，之后刀具按照给叶片总长留量0.3mm的路径向进气边方向走刀铣槽，走至刀具外圆面到进气边的最小距离约为1～3mm时抬刀，也即，在进气边部位留一最小宽度约为1～3mm的筋带。铣槽的工艺参数为：线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.02～0.04mm/z。
步骤4)精铣槽内叶顶面：接上一步，使用
Figure GDA0002176906110000023
立铣刀从槽的一端下刀，并以顺铣方式向槽的另一端快速走刀，对槽内的叶顶面部位进行精铣到位。精铣槽内叶顶面部位的工艺参数为：线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.03～0.05mm/z。
步骤5)割断出气边筋带：接上一步，使用
Figure GDA0002176906110000031
波纹铣刀由外部向内部走刀，以槽铣方式将出气边部位的筋带割断，并给叶顶面留量0.3mm。割断出气边筋带的工艺参数为：线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.01～0.02mm/z。
步骤6)割断进气边筋带：接上一步，使用
Figure GDA0002176906110000034
波纹铣刀由外部向内部走刀，以槽铣方式将进气边部位的筋带割断，并给叶顶面留量0.3mm。割断进气边筋带的工艺参数为：线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.01～0.02mm/z。
步骤7)精铣出气侧叶顶面：接上一步，使用立铣刀由外部向内部走刀，对靠近出气边的叶顶面部位精铣到位。精铣出气侧叶顶面部位的工艺参数为：线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.01mm/z。
步骤8)精铣进气侧叶顶面：接上一步，使用
Figure GDA0002176906110000033
立铣刀由外部向内部走刀，对靠近进气边的叶顶面部位精铣到位。精铣进气侧叶顶面部位的工艺参数为：线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.01mm/z。
为了保证叶顶面无接刀痕，精铣进、出气侧叶顶面部位时刀具的走刀轨迹应至少与精铣后的槽内叶顶面部位有一倍刀具直径的重叠。
上述各步骤中的工艺参数适用于叶片材料为钛合金的情况，如叶片为其他种类材料，加工工艺参数应作适当调整。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (12)

1.一种钛合金叶片总长高效切割精铣工艺，其特征在于，通过在叶片的中间螺旋铣孔，再依次于铣孔两侧分别铣出气侧槽和进气侧槽，并在进出气边部位保留用于提供叶片刚性支撑的筋带；然后割断两侧筋带并精铣两侧的叶顶面区域，从而完成叶片总长的精加工；
所述的出气侧槽，使用
Figure FDA0002238197350000011
波纹铣刀从中心孔处下刀，之后刀具按照给叶片总长留量0.3mm的路径向出气边方向走刀铣槽，走至刀具外圆面到出气边的最小距离约为1～3mm时抬刀；
所述的进气侧槽，使用
Figure FDA0002238197350000012
波纹铣刀从中心孔处下刀，之后刀具按照给叶片总长留量0.3mm的路径向进气边方向走刀铣槽，走至刀具外圆面到进气边的最小距离约为1～3mm时抬刀。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的筋带，位于出气边部位且最小宽度为1～3mm。
3.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的螺旋铣孔，使用
Figure FDA0002238197350000013
波纹铣刀在叶冠搭子的中部采用螺旋铣孔工艺制得一直径9mm的中心孔，并使孔的外圆边距离成品叶顶面的最小值为0.3mm，之后抬刀。
4.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征是，所述的螺旋铣孔的工艺参数为线速度vc＝60～90m/min，轴向每齿进给量faz＝0.003～0.01mm/z，切向每齿进给量ftz＝0.04～0.08mm/z。
5.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的出气侧槽和进气侧槽的铣槽工艺参数为线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.02～0.04mm/z。
6.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，在依次于铣孔两侧分别铣出气侧槽和进气侧槽后，先对槽内的叶顶面部位进行精铣到位，即使用
Figure FDA0002238197350000014
立铣刀从槽的一端下刀，并以顺铣方式向槽的另一端快速走刀。
7.根据权利要求6所述的工艺，其特征是，所述的对槽内的叶顶面部位进行精铣到位，设置其线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.03～0.05mm/z。
8.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的割断两侧筋带，包括割断出气边筋带和进气边筋带，使用
Figure FDA0002238197350000021
波纹铣刀由外部向内部走刀，以槽铣方式将出气边部位和进气边部分的筋带分别割断，并给叶顶面留量0.3mm。
9.根据权利要求1或8所述的工艺，其特征是，所述的割断的工艺参数为线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.01～0.02mm/z。
10.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述的精铣两侧的叶顶面区域，包括出气侧和进气侧的叶顶面精铣，使用
Figure FDA0002238197350000022
立铣刀由外部向内部走刀，对靠近出气边和进气边的叶顶面部位分别精铣到位。
11.根据权利要求1或10所述的工艺，其特征是，所述的精铣两侧的叶顶面区域，工艺参数为线速度vc＝60～90m/min，每齿进给量fz＝0.01mm/z。
12.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，为了保证叶顶面无接刀痕，精铣进、出气侧叶顶面部位时刀具的走刀轨迹至少与精铣后的槽内叶顶面部位有一倍刀具直径的重叠。
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