[發明專利]增減材復合制造渦輪葉片的加工方法

有效

• 申請號: 201810385756.0
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108581397B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 白倩;喬國文;吳丙哲
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23P15/02
• 分類號: B23P15/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

本發明所述的增減材復合制造渦輪葉片的加工方法，涉及一種渦輪葉片加工制造方法，具體為采用增減材方式制造渦輪葉片的復合加工方法。增減材復合制造渦輪葉片的加工方法包括：增材成形和減材加工；增材成形與減材加工交替循環進行；增材成形包括：A1、整體建模分層；A2、局部特殊分層；A3、規劃增材路徑；A4、單周期增材加工；減材加工分為：端銑和側銑兩種加工類型；根據加工類型不同減材加工方法包括：B1、加工區域劃分；B2、設置工藝參數；B3、局部特殊參數設置；B4、單周期減材加工；增材成形和減材加工循環重復，直到完成整個渦輪葉片。本發明具有方法新穎、工藝簡便、提高加工精度、尤其細節特征精加工、提高加工效率、適用范圍廣等特點，故屬于一種集經濟性與實用性為一體的增減材復合制造渦輪葉片的加工方法。

技術領域

本發明所述的增減材復合制造渦輪葉片的加工方法，涉及一種渦輪葉片加工制造方法，具體為采用增減材方式制造渦輪葉片的復合加工方法。

背景技術

渦輪葉片是航空工業領域的重要基礎部件，目前傳統的制造渦輪葉片的方法為精鑄加工，該方法存在如下加工的問題：

1.熔模鑄造渦輪葉片受鑄造工藝的限制，葉片存在一定的倒模角度，為了方便脫模，這樣就導致熔鑄成形的渦輪葉片形狀和尺寸與設計要求不一致；葉片內部的細節特征，如倒角、喉口等特征無法后期精加工，而這些細節特征又顯著影響著葉片的流量，難以對流量進行精確控制；

2.制造模具與修改模具耗時耗力，增加了研發成本；

3.對鑄造件的后期機加工裝夾存在難以定位及刀具可達性的問題；由于后期機加工存在裝夾定位的偏差，導致增材成型件的各個部件材料去除量存在差異，不能保證尺寸精度和表面質量；由于增材成形件的葉片高度較高，而喉口尺寸又小，導致后期機加工存在刀具干涉問題，甚至存在加工不到的區域。

針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新的增減材復合制造渦輪葉片的加工方法，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。

發明內容

鑒于上述現有技術中所存在的問題，本發明的目的是研究設計一種新的增減材復合制造渦輪葉片的加工方法。提供一種加工穩定性好、可縮短研發速度、同時提高加工質量和效率的增減材制造渦輪葉片的方法。

本發明的技術解決方案是這樣實現的：

本發明所述的增減材復合制造渦輪葉片的加工方法包括：增材成形和減材加工；增材成形與減材加工交替循環進行；

本發明所述的增材成形包括：

A1、整體建模分層：使用三維建模軟件繪制擬制備的金屬工件模型，使用切片軟件將三維模型切片分層；

A2、局部特殊分層：對于有尺寸要求的內部細節特征區，減小切片分層的層厚，確保增材得到的特殊尺寸更接近設計尺寸，以減少減材加工的去除量；

A3、規劃增材路徑：根據減材加工所需使用刀具的加工能力，合理選擇每個周期堆積層數；

A4、單周期增材加工：根據A3步驟得出的每一層的激光路徑，將高能束照射在一定厚度的粉末層上，使其經歷熔化/凝固的過程，逐層掃描，得到單個周期內的三維特征；

所述的減材加工分為：端銑和側銑兩種加工類型；根據加工類型不同減材加工方法包括：

B1、加工區域劃分：識別擬制備的金屬工件的三維模型確定加工類型，根據加工類型劃分端銑區域和側銑區域；渦輪葉片的頂端與渦輪葉片底面的上表面為端銑區域；渦輪葉片的側面，渦輪葉片內孔為側銑區域；

B2、設置工藝參數：在加工區域內設置工藝參數，生成刀具路徑；