整体叶盘叶片自动化抛光颤振抑制技术

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1、整体叶盘叶片自动化抛光颤振抑制技术李小彪，谷雪花，徐欣(中国航发沈阳发动机研究所，沈阳110015)【摘要】基于研制的自动化抛光系统，针对整体叶盘叶片抛光加工的颤振问题，分析了颤振后叶片表面的几何形貌。结合整体叶盘叶片自动化抛光系统，阐述了抛光颤振机理。基于颤振机理确定了编程技术优化、抛光参数优化、提高系统刚性等3种抛光颤振抑制技术，获得了优化后的刀轴方向、抛光轨迹、抛光参数及工艺填充方法。经试验验证，颤振现象，叶片波纹度、平均误差、表面粗糙度等减小，表面质量得到较大提升，颤振痕迹明显消除。关键词：整体叶盘；叶片；抛光；颤振FlutterSuppressionTechnology

2、onAutomatedPolishingofBliskBladesLIXiaobiao．GUXuehua。XUXin(AECCShenyangEngineResearchInstitute，Shenyang110015，China)【ABSTRACTlBasedonautomatedpolishingmachineofblisk，thegeometricsurfaceofflutteredbladewasanalysed．Combinedwiththeautomatedpolishingsystemofbliskblade，thefluttermechanismwasdescri

3、bed．Basedonthefluttermechanism，theoptimizedprogrammingtechnology,polishingparametersandimprovingsystemrigidityweredeterminedtosolvetheflutterproblem．Theoptimizedtoolaxisdirection，polishingtrack，polishingparametersandfillingmethodwereobtained．Afterexperimentalverification，theflutterissolved．An

4、dthewavinessaverageerrortendstodecrease，surfacequalityisimprovedgreatly．Thechattermarksareeliminatedobviously．Keywords：Blisk；Blade；Polishing；FlutterDoI：10．16080／j．issnl671-833x．2017．08．056整体叶盘是将叶片和轮盘设计为整体的新型结构件，由于减轻了零件重量、降低了气体性能损失，因而对于提升航空发动机性能具有重要作用，是提升航空发动机性能的新型结构件[1-3]o为提高整体叶盘叶片的型面质量，保证整体叶

5、盘在高温、高压、高转速等工况下的性能，精加工后必须对叶片型面进行抛光[4-6]o然而，整体叶盘叶片属于典型的悬臂梁结构，叶身薄，抛光时极易发生颤振现象，造成抛光工具磨损严重、叶片型面出现鱼鳞状波纹[7-8]o这种波纹的方向与抛光轨迹的方向大致垂直，波纹长度短浅不一，间距较大，目视即可观察到，部分区域的波纹度甚至比抛光前还要大。目前针对整体叶盘叶片抛光颤振的相关文献鲜见。本文基于整体叶盘叶片抛光的颤振问题，以整体叶盘自动化抛光机为平台启U析颤振机理，阐述颤振抑制技术，经过验证，抑制技术解决颤振引起的叶片表面质量缺陷，实现整体叶盘叶片的高质量自动化抛光。1自动化抛光系统及颤振机理自动

6、化抛光过程中，磨头与工件之间发生的颤振现56航空制造技术·2017年第8期象属于典型的自激振动p】。如图1所示，抛光加工时，抛光力与磨头、工件间的相对位移会存在动态交互作用，这成为了颤振现象发生的根源。首先，磨头抛光整体叶盘叶片时，抛光力会造成磨头、工件发生弹性变形；随后，磨头的磨齿离开整体叶盘叶片表面，抛光力释放，磨头和叶片间发生微小的振动，叶片表面出现细微的波纹；最后，在工艺参数理想、抛光系统不受干扰的条件下，相邻两次抛光所形成的波纹相位一致，叶片表面余量被均匀地切除，如图2(a)所示，颤振现象不会发生。事实上，自动化抛光系统的振动频率与磨齿的加工频率不完全一致，抛光力反馈系

7、统存在延时性，造成抛光产生的振动波纹相位并不一致，如图2(b)、(c)中所示。图1抛光颤振闭环系统Fig．1Olosed-loopsystemofpolishingfluRer研究论文图2磨头、工件之间相对位置的变化Fig．2Changebetweenthegrindingandworkpiece180叶片表面的振动波纹增加了后续瞬间的抛光余量，抛光力随之增大，抛光力的变化又会引起振纹的增大，最终导致颤振现象的发生。剧烈再生颤振会造成叶片表面粗糙度差、抛光精度降低、磨头磨损加剧，