小曲率整体叶盘复合高效强力铣加工基础试验研究

《小曲率整体叶盘复合高效强力铣加工基础试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、小曲率整体叶盘复合高效强力铣加工基础试验研究FundamentalExperimentResearchinCompoundandEfficientPowerfulMillingProcessforSmallCurvatureBlisk西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室史耀耀赵鹏兵史耀耀西北工业大学机电学院教授、博士生导师。主要从事机电控制及自动化．专用数控工艺装备、高速高效数控加工．加工表面光整技术等方面的研究工作。主持和参加各类科研项目20余项．发表学术论文30余篇，获国家发明专利三项，获国家．省部级奖励

2、5项．入选“2006年度中国高等学校十大科技进展”。为满足以F119、F120、EJ200为标志的第4代战斗机用发动机以及未来高推重比新概念发动机的性能要求，除采用先进技术以减少飞机机44航空制造技术·2011年第19期将盘铣、插铣和侧铣等工艺高度集成对于小曲率整体叶盘通道的大余量开槽加工具有可行性和有效性。同时也为实现该工艺方法的数控装备的刚度分析与切削参数优化提供了依据。体结构、机载设备的重量外，需要重点突破发动机部件的气动、结构设计、材料及工艺等方面的关键技术。其中，在发动机风扇、压气机和涡轮上采用整体叶盘结构是重要

3、措施之一⋯。如图1和图2所示，与传统的叶图1传统叶盘片和轮毂装配结构相比，整体叶盘省去了连接用的榫头和榫槽，具有大大简化航空发动机结构、显著提高风扇和压气机性能、延长转子使用寿命和可靠性等优点。整体叶盘结构复杂、通道开敞性差、弯扭大，毛坯一般采用钛合金、图2整体叶盘Comp慨Mac咖gTechn。岫y复合加工技术高温合金等难加工材料锻造而成，制造技术难度大。传统加工方法通常采用球头铣刀进行行切或用圆柱铣刀进行侧铣，加工效率低，刀具磨损严重，更有甚者，刀具会受到过大的径向切削力而折断，导致制造成本增加。西北工业大学率先开展了

4、整体叶盘高效开槽插铣加工工艺研究[2-31，该方法与传统的侧铣开槽粗加工相比，其效率有明显提高，而且也改变了刀具的受力方向，使其不易折断，降低了制造成本。南京航空航天大学进行了整体叶盘电解加工技术的研究『4l，对于通道较窄的整体叶盘，该方法具有明显的技术优势，但对于大直径整体叶盘，由于去除材料量较大，电极与被加工件的接触面积大，其加工效率大幅降低，同时电解加工容易对环境产生污染。哈尔滨工业大学对电火花加工整体叶轮的电极设计与制造、电极运动轨迹等关键技术进行了研究【5】，电火花加工精度和加工稳定性较高，但加工速度慢，表面有再

5、铸层，而且由于电极损耗影响成型精度，需经常更换电极或采取其他措施，导致加工速度更慢、加工成本更高。本文针对小曲率整体叶盘通道的大余量开槽加工，提出了一种复合高效强力铣加工T艺方法，并对其工艺性能进行相关试验研究，旨在验证该T艺方法的可行性和有效性。复合高效强力铣力w'l-工艺方法复合强力铣加工工艺方法，即盘铣一插铣一侧铣。首先利用开槽高效粗加工工艺方法即盘铣，对小曲率整体叶盘通道进行大余量切除，如图3所示：在此基础上，通过插铣新工艺对盘铣刀不可达区域进行高效插铣切除，实现扩槽加工，如图4所示；最后，在较小余量的基础上，通过

6、圆柱铣刀或球头铣刀进行侧铣或行切，实现叶片型面的精加工及清根，如图图3盘铣图4插铣图5侧铣5所示。通过盘铣、插铣、侧铣的有效集成，可大幅度提升小曲率整体叶盘的综合加工效率，降低制造成本。插铣与盘铣的加工工艺性能对比试验在复合高效强力铣加工中，盘铣和插铣时材料去除量较大，刀具和机床所受切削力较大，所需承受的冲击载荷也较大。所以需要对加工过程中的切削力和振动状态进行测试分析，并比较其加工效率，以便更好地确定切削参数及所用设备性能。(1)试验设备、材料及刀具。在盘铣和插铣的加工工艺试验中，所需的设备、材料和刀具主要有：图6切削力

7、测力仪图7瞬态信号记录仪2011年第19期·航空制造技术45论坛F。RuMVMC850立式加工中心；320ram卧式万能铣床；KISTLER9255B切削力测力仪(图6)；DEWE3010瞬态信号记录仪(图7)；钛合金TCl1试件材料两块(100mm×81mm×50mm)；直径西=12mm的插铣刀；直径西=160mm、切削宽度为14ram、盘铣刀齿数为14的盘铣刀。(2)工岂参数确定。为了测试切削力及刀具一工件一表1插铣试切数据表2盘铣试切数据、厂卜

8、

9、捕铣区域’‘可、＼＼酗幺醚；毕t图8插铣切削示意图图9盘铣切削示意图图

10、10插铣加工试验46航空制造技术·2011年第19期机床系统的振动性能，同时又能对两种加工方法的切削效率进行对比分析，设计了如图8和图9所示的钛合金试件及走刀轨迹。插铣和盘铣加工试验的试切数据如表1和表2所示。根据试件材料性能、刀具参数、设备性能，并参考插铣和盘铣的理想经验数据，结合金属切削计算手册选择