本發(fā)明屬于葉片精密銑削加工，尤其涉及一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法。

背景技術(shù)：

1、復(fù)材風(fēng)扇葉片指的是采用樹脂基復(fù)合材料制成的風(fēng)扇葉片。當(dāng)前先進(jìn)的大涵道比航空發(fā)動機(jī)大多采用樹脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片，以此來減輕航空發(fā)動機(jī)的重量以及追求性價(jià)比更高的涵道比。樹脂基復(fù)合材料擁有高比強(qiáng)度、耐高溫、高比剛度等優(yōu)點(diǎn)，可以明顯的提高航空發(fā)動機(jī)的綜合性能。

2、樹脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片相比于鈦合金金屬葉片具有重量更輕、效率更高以及噪聲更低等優(yōu)點(diǎn)，是我國大涵道比航空發(fā)動機(jī)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)鍵。但由于其在高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動過程中在前緣部位容易發(fā)生分層開膠，從而影響樹脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的抗撞擊能力。為了防止此現(xiàn)象的發(fā)生并提高風(fēng)扇葉片在服役過程中的抗沖擊、耐腐蝕和抗鳥撞性能，在樹脂基復(fù)合材料風(fēng)扇葉片的前緣部位采用前緣金屬加強(qiáng)邊結(jié)構(gòu)加以保護(hù)。

3、前緣金屬加強(qiáng)邊整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，中間開槽深度大且寬度小，截面呈類v型結(jié)構(gòu)。同時前緣金屬加強(qiáng)邊形狀彎扭及側(cè)壁超薄，導(dǎo)致其剛度弱，使用多軸數(shù)控加工難度大。前緣金屬加強(qiáng)邊外型加工面積大且在加工過程不能換刀，這導(dǎo)致加工過程刀具磨損嚴(yán)重，從而影響前緣金屬加強(qiáng)邊的表面質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，使加工過程中刀具各部位磨損量均勻，減少刀具磨損量對前緣金屬加強(qiáng)邊表面質(zhì)量的影響。

2、本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，包括以下步驟：

3、獲取錐度球頭刀球頭的半徑和待加工前緣金屬加強(qiáng)邊的加工參數(shù)；加工參數(shù)包括待加工前緣金屬加強(qiáng)邊的銑削深度和銑削殘留高度；

4、根據(jù)半徑和加工參數(shù)計(jì)算待加工前緣金屬加強(qiáng)邊與錐度球頭刀實(shí)際切觸區(qū)域?qū)?yīng)的刀刃圓心角；

5、根據(jù)刀刃圓心角和刀軸側(cè)傾角的取值范圍將待加工前緣金屬加強(qiáng)邊的加工區(qū)域分為若干個子加工區(qū)域，并確定每個子加工區(qū)域的刀軸側(cè)傾角；其中，刀軸側(cè)傾角為錐度球頭刀的刀軸側(cè)傾角；

6、基于每個子加工區(qū)域的刀軸側(cè)傾角對待加工前緣金屬加強(qiáng)邊進(jìn)行銑削加工。

7、進(jìn)一步地，根據(jù)半徑和加工參數(shù)計(jì)算待加工前緣金屬加強(qiáng)邊與錐度球頭刀實(shí)際切觸區(qū)域?qū)?yīng)的刀刃圓心角包括：

8、基于半徑和銑削殘留高度計(jì)算前后兩個刀位軌跡之間的行距；刀位軌跡為經(jīng)錐度球頭刀加工后待加工前緣金屬加強(qiáng)邊上的刀位軌跡；

9、根據(jù)半徑、銑削深度和行距計(jì)算刀刃圓心角。

10、進(jìn)一步地，基于半徑和銑削殘留高度計(jì)算前后兩個刀位軌跡之間的行距包括：

11、，

12、其中， l表示所述行距， h表示所述銑削殘留高度， r表示所述錐度球頭刀球頭的半徑。

13、進(jìn)一步地，根據(jù)半徑、銑削深度和行距計(jì)算刀刃圓心角包括：

14、，

15、其中，α表示所述刀刃圓心角，表示所述銑削深度。

16、進(jìn)一步地，刀軸側(cè)傾角的取值范圍確定方法包括：

17、當(dāng)錐度球頭刀位于邊緣刀路時，計(jì)算錐度球頭刀對于加工區(qū)域中不同特征點(diǎn)的臨界刀軸矢量；其中，邊緣刀路為待加工前緣金屬加強(qiáng)邊的加工區(qū)域中靠近前緣輪廓線的刀路；

18、計(jì)算每個臨界刀軸矢量對應(yīng)的刀軸側(cè)傾角；

19、根據(jù)若干個刀軸側(cè)傾角中的最大值和最小值確定刀軸側(cè)傾角的取值范圍。

20、進(jìn)一步地，臨界刀軸矢量的計(jì)算方法為：

21、，

22、其中， t c表示所述待加工前緣金屬加強(qiáng)邊上特征點(diǎn) p c對應(yīng)的臨界刀軸矢量， p cc表示所述錐度球頭刀球頭的球心， r表示所述錐度球頭刀球頭的半徑， n c表示過特征點(diǎn) p c的面法矢， β表示錐度球頭刀的錐度， φ表示過所述錐度球頭刀球頭的球心和特征點(diǎn) p c的直線與刀柄面法矢的夾角。

23、進(jìn)一步地，計(jì)算每個臨界刀軸矢量對應(yīng)的刀軸側(cè)傾角包括：

24、，

25、其中，表示刀軸側(cè)傾角。

26、進(jìn)一步地，根據(jù)刀軸側(cè)傾角的取值范圍和刀刃圓心角將待加工前緣金屬加強(qiáng)邊的加工區(qū)域分為若干個子加工區(qū)域包括：

27、計(jì)算若干個刀軸側(cè)傾角中的最大值和最小值的差值；

28、將差值除以刀刃圓心角，根據(jù)得到的商值確定子加工區(qū)域的數(shù)量；

29、根據(jù)子加工區(qū)域的數(shù)量和若干個刀軸側(cè)傾角中的最大值為每個子加工區(qū)域分配刀軸側(cè)傾角。

30、進(jìn)一步地，根據(jù)得到的商值確定子加工區(qū)域的數(shù)量包括：

31、提取商值的整數(shù)部分作為子加工區(qū)域的數(shù)量。

32、進(jìn)一步地，確定每個子加工區(qū)域的刀軸側(cè)傾角之后還包括：

33、根據(jù)每個子加工區(qū)域的高度將子加工區(qū)域分為若干個分層加工區(qū)域；

34、根據(jù)錐度球頭刀球頭的半徑和分層加工區(qū)域的高度最大值計(jì)算每個分層加工區(qū)域的實(shí)際銑削高度；

35、根據(jù)實(shí)際銑削高度和前后兩個刀位軌跡之間的行距確定每個分層加工區(qū)域的刀路數(shù)。

36、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明可以根據(jù)刀刃圓心角將刀軸側(cè)傾角的取值范圍進(jìn)行劃分，劃分后為不同的子加工區(qū)域賦予不同的刀軸側(cè)傾角，使得錐度球頭刀球頭的不同部分對不同的子加工區(qū)域進(jìn)行加工，以保證錐度球頭刀球頭各部位磨損量均勻，從而減少了刀具磨損量對待加工前緣金屬加強(qiáng)邊表面質(zhì)量的影響。

技術(shù)特征：

1.一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，根據(jù)所述半徑和所述加工參數(shù)計(jì)算所述待加工前緣金屬加強(qiáng)邊與錐度球頭刀實(shí)際切觸區(qū)域?qū)?yīng)的刀刃圓心角包括：

3.如權(quán)利要求2所述的一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，基于所述半徑和銑削殘留高度計(jì)算前后兩個刀位軌跡之間的行距包括：

4.如權(quán)利要求3所述的一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，根據(jù)所述半徑、銑削深度和行距計(jì)算所述刀刃圓心角包括：

5.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，所述刀軸側(cè)傾角的取值范圍確定方法包括：

6.如權(quán)利要求5所述的一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，所述臨界刀軸矢量的計(jì)算方法為：

7.如權(quán)利要求6所述的一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，計(jì)算每個所述臨界刀軸矢量對應(yīng)的刀軸側(cè)傾角包括：

8.如權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，根據(jù)刀軸側(cè)傾角的取值范圍和所述刀刃圓心角將所述待加工前緣金屬加強(qiáng)邊的加工區(qū)域分為若干個子加工區(qū)域包括：

9.如權(quán)利要求8所述的一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，根據(jù)得到的商值確定子加工區(qū)域的數(shù)量包括：

10.如權(quán)利要求2所述的一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，其特征在于，確定每個所述子加工區(qū)域的刀軸側(cè)傾角之后還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種復(fù)材風(fēng)扇葉片前緣金屬加強(qiáng)邊外型銑削方法，獲取錐度球頭刀球頭的半徑和待加工前緣金屬加強(qiáng)邊的加工參數(shù)；加工參數(shù)包括待加工前緣金屬加強(qiáng)邊的銑削深度和銑削殘留高度；根據(jù)半徑和加工參數(shù)計(jì)算待加工前緣金屬加強(qiáng)邊與錐度球頭刀實(shí)際切觸區(qū)域?qū)?yīng)的刀刃圓心角；根據(jù)刀刃圓心角和刀軸側(cè)傾角的取值范圍將待加工前緣金屬加強(qiáng)邊的加工區(qū)域分為若干個子加工區(qū)域，并確定每個子加工區(qū)域的刀軸側(cè)傾角；基于每個子加工區(qū)域的刀軸側(cè)傾角對待加工前緣金屬加強(qiáng)邊進(jìn)行銑削加工；本發(fā)明可以保證錐度球頭刀球頭各部位磨損量均勻，從而減少了刀具磨損量對前緣金屬加強(qiáng)邊表面質(zhì)量的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：周金華,齊琪,任軍學(xué),史愷寧,舒愛玲,張瑞,張仲達(dá)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/26