本發(fā)明設(shè)計航空發(fā)動機制造領(lǐng)域，具體說是一種復(fù)雜曲面高效加工方法。

背景技術(shù)：

復(fù)雜曲面加工難度大、加工耗時長，嚴(yán)重制約零件整體的加工效率。傳統(tǒng)加工方法多以試切加工參數(shù)為主，通過加工參數(shù)的階段性優(yōu)選，以期實現(xiàn)加工效率和質(zhì)量的最佳權(quán)衡，但效果不甚理想，加工中常伴隨著加工顫振、型面扭轉(zhuǎn)等現(xiàn)象的發(fā)生，影響零件的加工質(zhì)量，且加工過程中的粗精階段缺少明顯劃分界限，加工刀具多數(shù)時間存在相同的情況，各階段僅在加工參數(shù)上稍有區(qū)別，刀具磨損較為嚴(yán)重，整體加工效率因零件加工狀態(tài)和刀具磨損情況的制約難以實現(xiàn)有效提升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是針對復(fù)雜曲面加工效率低，零件表面質(zhì)量差，刀具磨損嚴(yán)重的現(xiàn)狀，提出一種均衡切削載荷的高效復(fù)雜曲面加工方法，在不增加機床、零件負(fù)載的基礎(chǔ)上，提高整體進給速度，勻化切削狀態(tài)，降低刀具磨損，消除因切削力突變引起的零件顫振，顯著提升曲面的加工效率和加工質(zhì)量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案；

一種復(fù)雜曲面高效加工方法，具體實施步驟如下：

步驟1、原始工況分析；分析加工所用刀具相關(guān)參數(shù)、切削用量參數(shù)以及加工后表面質(zhì)量參數(shù)，并對加工過程中切削力、切削載荷進行仿真分析，根據(jù)分析結(jié)果梳理出原始加工方案的各項加工狀態(tài)指標(biāo)，作為改進后的參考標(biāo)準(zhǔn)；

步驟2、多因子/多因素分析。調(diào)整對加工過程影響較大的刀具幾何參數(shù)和切削參數(shù)，其中刀具幾何參數(shù)包括刀具齒數(shù)、刀具半徑、刀尖圓弧Rc、螺旋角；切削參數(shù)包括切削深度、切削速度和進給量，對復(fù)雜曲面加工過程進行仿真分析，得出改進后的各因子/因素狀態(tài)；

步驟3、均衡切削載荷策略分析。以原有加工狀態(tài)載荷分布為依據(jù)，規(guī)劃合理的載荷分布區(qū)間，對加工過程進行仿真，實時調(diào)整各因子/因素的數(shù)值，均衡加工程序中的切削載荷分布，減少加工突變對加工質(zhì)量的影響。

步驟4、確定對加工過程影響加大的主要影響因子/因素。采用正交試驗分析法，確定對加工過程中切削力和切削熱影響較大的關(guān)鍵因子/因素。

步驟5、關(guān)鍵因子/因素分析。通過變更關(guān)鍵因子/因素，對切削加工過程進行仿真，得出關(guān)鍵因子/因素對切削加工過程中切削力和切削溫度的影響趨勢，確定合理的參數(shù)區(qū)間，作為各因子/因素調(diào)整的參考標(biāo)準(zhǔn)；

步驟6、切削載荷狀態(tài)分析。根據(jù)關(guān)鍵因子/因素參數(shù)區(qū)間，調(diào)整刀具主要參數(shù)和切削加工參數(shù)，得出各因子/因素優(yōu)化后的切削載荷分布情況；

步驟7、恒負(fù)載下效率提升。通過前期分析優(yōu)化，根據(jù)實際加工需求，確定合理的負(fù)載區(qū)間，以該負(fù)載區(qū)間為約束，以提升加工效率為目標(biāo)，調(diào)整加工參數(shù)，實現(xiàn)恒負(fù)載下的效率提升；

本發(fā)明優(yōu)點是：

本方法通過均衡切削載荷，使整個加工過程趨于平穩(wěn)，可顯著提升單工序復(fù)雜曲面加工效率，消除因切削力變動所帶來的加工顫振，提高表面光潔度，降低刀具損耗。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的流程圖。

圖2是葉身型面示意圖。

圖3是關(guān)鍵因子/因素影響趨勢圖。

圖4是切削載荷分布圖。

具體實施方式

以航空發(fā)動機某靜子葉片為例結(jié)合說明書附圖1-4對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。

一種復(fù)雜曲面高效加工方法，其特征在于：

加工方法動作過程：

1)收集改進前的刀具參數(shù)(齒數(shù)、直徑、螺旋角、前角、后角、RC)、加工參數(shù)(切深、進給、轉(zhuǎn)速)、零件信息(材料)；

2)建立零件仿真模型，模擬改進前的實際加工狀態(tài)；

3)仿真得出加工狀態(tài)的切削力、切削溫度及主軸負(fù)載；

4)變更仿真模型的刀具信息，調(diào)整刀具的幾何參數(shù)；

5)重新仿真新的仿真模型，得到調(diào)整后的切削力、切削溫度及主軸負(fù)載；

6)對比分析調(diào)整前后的各項指標(biāo)；

7)以切削載荷不變?yōu)闇?zhǔn)則，調(diào)整切削加工參數(shù)，保證刀具調(diào)整后的加工指標(biāo)與原狀態(tài)相同，得到調(diào)整后的切削參數(shù)值；

8)仿真改進后的加工模型，以均衡切削載荷為目標(biāo)，優(yōu)化刀位軌跡；

9)試切加工。

一種復(fù)雜曲面高效加工方法，包括如下步驟；

步驟1、原始工況分析；

葉片葉身型面是典型的復(fù)雜曲面(如圖1所示)，現(xiàn)場調(diào)研該型葉片葉身型面加工參數(shù)，具體數(shù)值如表1所示：

表1某葉片原始加工狀態(tài)調(diào)研表；

步驟2、多因子/多因素分析

通過現(xiàn)場跟產(chǎn)及實際加工經(jīng)驗統(tǒng)計，對加工過程影響較大的因子/因素主要有刀具幾何參數(shù)，幾何參數(shù)包括刀具齒數(shù)、刀具半徑、刀尖圓弧Rc、螺旋角和切削參數(shù)，切削參數(shù)包括切削深度、切削速度和進給量，調(diào)整各參數(shù)值，進行仿真分析，結(jié)果如表2所示；

表2

步驟3、均衡切削載荷策略分析；根據(jù)步驟2的仿真結(jié)果，設(shè)定切削載荷分布區(qū)間，對加工過程進行仿真，實時調(diào)整各因子/因素的數(shù)值，實現(xiàn)加工過程中載荷均衡分布；

步驟4、確定對加工過程影響加大的主要影響因子/因素；采用正交試驗法確定對切削加工過程影響較大的因子/因素(如表3、表4所示)，通過正交試驗分析，確定對切削加工過程影響較大的刀具幾何參數(shù)有刀具齒數(shù)和刀尖圓弧Rc，對切削加工過程影響較大的加工參數(shù)有切削深度和進給量，表3刀具幾何參數(shù)正交試驗表，表4加工參數(shù)正交試驗表；

表3

表4

步驟5、關(guān)鍵因子/因素分析；通過變更關(guān)鍵因子/因素，對切削加工過程進行仿真，得出關(guān)鍵因子/因素對切削加工過程中切削力和切削溫度的影響趨勢，如圖2所示；

步驟6、切削載荷狀態(tài)分析。根據(jù)關(guān)鍵因子/因素參數(shù)區(qū)間，調(diào)整刀具主要參數(shù)和切削加工參數(shù)(如表5所示)，得出各因子/因素優(yōu)化后的切削載荷分布情況；

表5

步驟7、恒負(fù)載下效率提升；通過優(yōu)化分析和現(xiàn)場實際加工，采用優(yōu)化后的參數(shù)進行加工，刀具成本有原來的80元/件下降為16元/件，按每年加工10000件估算，可節(jié)約刀具費用(80-16)x10000＝64萬元。單片葉片加工工時由原來的43分鐘變?yōu)?0分鐘，單工序提效30％。