[發明專利]一種基于公差約束的葉片表面振紋修復方法

有效

• 申請號: 202111279414.9
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN113714731B
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 周鑫;王興超;張森堂;趙恒;李玉敏
• 申請（專利權）人: 中國航發沈陽黎明航空發動機有限責任公司
• 主分類號: B23P6/00
• 分類號: B23P6/00
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 陳曦

本發明針對大型風扇鈦合金整體葉盤在加工葉片時由于刀具磨損、崩刃、振動帶來的振紋問題，提出一種基于公差約束的葉片表面振紋修復方法，屬于航空數控加工技術領域。該方法通過提取振紋邊界及偏置處理獲得4條理論截面線、編制基于振紋位置的截面線檢測程序獲得實測截面線、計算實測截面線和理論截面線的偏差，基于公差約束對在機測量的實測截面線雙向偏置、基于雙向偏置的截面線完成加工振紋修復曲面重構、根據重構的加工振紋修復曲面編制修復程序，完成大型風扇鈦合金整體葉盤葉片振紋的銑加工修復，提升葉片加工質量，降低零件加工及修復成本。

技術領域

本發明屬于航空數控加工技術領域，涉及一種基于公差約束的葉片表面振紋修復方法。

背景技術

整體葉盤在為發動機帶來減重、減級、增效和高可靠性的同時，也給發動機維修保障帶來了新的挑戰。整體葉盤結構復雜、制造難度大、加工周期長、價格昂貴，在制造、試驗和工作過程中不可避免地會出現尺寸超差或損傷。以某大型風扇整體葉盤為例，葉身型面采用1把刀具加工1片葉片的方式完成葉片精加工。由于葉片長度接近300mm，葉身剛性弱，精加工時需要預留1mm以上的余量用于增強葉片剛性，通過粗精混合銑的方式完成葉片加工。因葉片余量較大，切削時間較長，國產刀具很難實現1把刀具加工1片葉片的任務；進口刀具加工成本較高，且受限于加工工況，個別葉片仍會出現加工崩刃、加工顫振的情況，影響加工表面質量。

為避免出現加工過程刀具崩刃、顫振等問題，國內外的學者開展了大量切削過程控制技術研究，其控制方法主要分為四類：被動控制、半主動控制、主動控制、切削過程參數控制。被動控制是指在加工開始前對機床結構進行優化從而提高加工系統（機床、刀具、工件、夾具）的剛度和阻尼等來抑制顫振。顫振被動控制方法中附加結構的剛性和阻尼無法實現加工過程自適應，在此缺點上，人們提出了顫振的半主動控制方法，實現對附加結構阻尼和剛性的在線可調。顫振主動控制方法采用了反饋控制的原理，控制系統在檢測到加工過程中某一特征量（如加工負載或振動位移）的變化后，把與特征量同頻率、同幅度但反相的控制量施加到該特征量自身或作一定轉換后施加到其它特征量上。顫振的切削過程參數控制方法指的是在加工過程中通過在線調整切削參數（ 如主軸轉速、進給量、切削深度、刀具參數等）來抑制顫振的方法。

雖然國內外學者對于加工過程控制開展了大量研究，但該類控制手段只能實現加工事故的降低，無法完全避免刀具崩刃及加工振紋的產生。整體葉盤具有葉片型面為空間自由曲面、形狀復雜、加工精度要求高、通道開敞性差等特點。與單個葉片的修復相比，整體葉盤葉片損傷修復的技術難度和風險更大、質量要求更高、考核驗證試驗更復雜、研發周期更長。當整體葉盤葉片加工出現問題時，國外學者采用激光切割及增材加工的方式修復葉片，加工成本高、修復周期長。到目前為止，尚沒有公開的基于公差約束的葉片表面振紋修復方法。

發明內容

本發明提供一種基于公差約束的葉片表面振紋修復方法，解決了由于刀具磨損、崩刃、振動帶來的葉盤零件表面的加工振紋修復問題，避免由于加工振紋等導致葉盤報廢的問題，改善加工質量。

本發明提供一種基于公差約束的葉片表面振紋修復方法，包括：

步驟1：將待修復的整體葉盤安裝到機床工作臺上并完成基準找正；

步驟2：測量整體葉盤葉片型面，根據葉片測量結果進行整體葉盤葉片模型的重構；

步驟3：采用手動打點的方式，測量葉片加工振紋上、下邊界的高度值，將測量的高度值導入到整體葉盤葉片模型中，提取振紋邊界的2條理論截面線Line_up、Line_low；

步驟4：在振紋上、下邊界高度值的基礎上，朝遠離振紋的方向偏置5mm獲得2條偏置理論截面線LineOff_up、LineOff_low；