[实用新型]薄壁叶片分区域对称精密切削加工方法的专用夹具

说明书

技术领域

本实用新型涉及精密、超精密切削加工技术领域，具体为一种薄壁叶片分区域对称精密切削加工方法的专用夹具，主要解决航空发动机薄壁叶片的精加工变形控制问题。

背景技术

薄壁叶片等复杂薄壁结构零件得到越来越广泛的应用，实现此类零件的高效精密数控加工技术已经成为先进制造企业核心竞争力的重要表现形式之一。

随着设计方法的改进，利用先进的主轴技术及无间隙的线性滚柱导轨技术等，现代数控加工中心本体具有很高的刚度和精确的运动控制，能够满足大部分加工任务的需求。以Mikron UCP 1350为例，该机床的定位精度分别为（允差mm）：X轴是0.010，Y轴是0.008，Z轴是0.008，C轴是8″，A轴是6″。但是，在切削加工过程中，由于切削力、残余应力等导致的加工变形误差却不是仅仅通过改进机床结构设计就可以完全避免的，从而在很大程度上限制了高精度数控机床的应用。这些矛盾在切削加工薄壁零件的过程中尤为显著。

传统的叶片单面铣削工艺，分别在半精加工和精加工工序中，或先加工叶背型面，或先加工叶盆型面。可以发现，采取这种走刀方式，由于叶背、叶盆型面铣削表层残余应力的非平衡状态，薄壁叶片呈现了明显的弯扭变形现象。往往直接导致叶尖和前后橼等局部区域精加工余量的不足，即所谓的“缺肉”现象，同时还将严重影响叶片的轮廓精度。

针对现有的薄壁叶片加工工艺的缺点，很有必要提出一种全新的加工工艺方法，实现对薄壁叶片加工变形的有效控制，大幅提高加工精度和效率，以满足相关科技工程领域对改进和完善薄壁、超薄叶片精密切削加工技术的迫切需求。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提出了一种薄壁叶片分区域对称精密切削加工方法的专用夹具，该方法以两两对称的方式，交替完成叶背、叶盆型面上各个子区域的半精加工和精加工，从而达到抑制薄壁叶片精加工扭曲变形的目的。

技术方案

本实用新型沿叶片的弦线方向将叶背型面、叶盆型面划分成若干个对称的子区域，并交替完成各个子区域的半精加工和精加工工序。所有子区域的加工顺序按两两对称的方式由靠近前后橼的部分至叶背和叶盆的中间部分。对于叶背、叶盆型面上处于对称位置的某两个子区域而言，首先半精加工叶背型面上的子区域；然后，工作台旋转180°，半精加工叶盆型面上相对应的子区域；紧接着，精加工叶盆型面上的子区域；最后，工作台旋转180°，完成叶背型面上的子区域的精加工。

所述一种薄壁叶片分区域对称精密切削加工方法的专用夹具，其特征在于：包括底座、定位柱和立柱，底座固定在机床工作台上，定位柱竖直插入底座的销孔中，用于调整叶片的空间方位，两个立柱固定在底座上，其中一个立柱固定可调叶片的细长轴部分，另一个立柱固定可调叶片的鼓形部分。

有益效果

应用本实用新型所提出的薄壁叶片分区域对称精密切削加工方法及专用夹具，具有以下三个方面的突出优点：

1）一次装夹同时完成叶背和叶盆型面的切削加工，可提高定位精度和加工效率。

2）交替对称完成叶片型面各个子区域的半精加工和精加工，可有效抑制加工过程中的扭曲变形，提高加工精度。

3）叶片前后橼部分的加工余量首先被切除，利用叶片中部加工余量的支承作用，可有效避免加工过程中前后橼部分的让刀变形现象。

附图说明

图1：航空发动机可调叶片示意图；

图2：可调叶片分区域对称精密切削加工工艺流程；

图3：可调叶片毛坯的粗铣外形；

图4：粗加工叶背型面的刀具轨迹；

图5：叶片专用夹具；

图6：叶片型面的加工区域划分示意图；

图7：精加工叶背型面的子区域。

其中：1-前橼、2-后橼、3-叶背型面、4-叶盆型面、5-叶片一端的细长轴部分、6-叶片另一端的鼓形部分、7-细长轴端夹紧块、8-细长轴端立柱、9-鼓形部分夹紧块、10-鼓形部分立柱、11-底座、12-工作台、13-夹紧块紧固螺钉、14-底座紧固螺钉、15-定位柱；

图6中Q₁、Q₂为投影平面，19、20、21……30为Q₁平面内的子区域编号，31、32、33……42为Q₂平面内的子区域编号。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本实用新型：