五軸聯(lián)動加工中心對鈦合金風扇葉片型面的銑削

　　按照葉片型面總體工藝思路要求，葉片型面的銑削加工要保證型面的幾何位置精度基本達到設(shè)計要求水平，并具有一定的表面粗糙度質(zhì)量，同時加工中效率的提高也是型面銑削的重點工作之一。依據(jù)對大型鈦合金風扇葉片型面加工特點的了解，需要綜合考慮設(shè)備、刀具、加工定位等多方面因素的影響。

　　對于大型鈦合金風扇葉片型面的銑削加工，選擇五軸聯(lián)動加工中心是非常必要的。選擇成熟的五軸聯(lián)動葉片加工中心既有高效加工方面的考慮，也有加工精度保證能力方面的考慮。對于曲率變化較大的型面加工，機床主軸的擺角功能能夠很好地適應型面曲率變化所對應的切削受力一致的要求，機床高壓冷卻系統(tǒng)使切削溫度大幅度降低，避免刀具快速磨損，使型面加工獲得良好的加工精度和表面加工質(zhì)量。

　　一、葉片裝夾方式

　　為了防止和減小長葉片裝夾和切削加工中產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形，要保證設(shè)備前后端裝夾葉片的回轉(zhuǎn)軸具有同步回轉(zhuǎn)功能，其目的是改變傳統(tǒng)葉片加工工藝使用的一端夾緊、一端頂緊的定位裝夾方式，避免葉片裝夾時產(chǎn)生的彎曲變形和葉片回轉(zhuǎn)加工時一端轉(zhuǎn)動、一端隨動而使葉片型面在長度方向產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形。適應于葉片定位裝夾的該項要求，葉片尾端輔助定位部分，相對于前端的榫頭定位基準要具有嚴格的位置精度要求，在型面粗加工完成后，對于因應力變形而產(chǎn)生的葉片前后端定位基準之間的位置精度誤差，要給予修復。

　　葉片型面加工用夾具，在安裝到機床前后兩端回轉(zhuǎn)軸上后，在確定機床前后兩端回轉(zhuǎn)軸不存在同心度誤差的情況下，利用專用芯軸對前后夾具的安裝精度進行檢測調(diào)整，保證兩端夾具具有準確的位置精度關(guān)系，以免機床前后回轉(zhuǎn)軸的同步回轉(zhuǎn)功能因夾具裝夾精度差而產(chǎn)生額外扭轉(zhuǎn)應力。

　　二、葉片型面的粗銑加工

　　為了去除較大的余量，并為精加工留均勻的加工余量，在此前提下，該工序的加工應該保證具有高的加工效率。五軸聯(lián)動葉片加工中心，具有寬行加工功能，其原理是，在銑削葉片時，刀具中心線不垂直于被銑點或面的切線，而是在走刀方向上與被銑點或面的法向成一定的角度，這種銑削采用的是圓柱型立銑刀，銑削軌跡是較寬的橢圓型弧線，與球頭刀的銑削相比，對于銑削出同樣的型面波峰高度或表面質(zhì)量而言，生成的刀具路徑的間距要大很多。因此，這種加工具有很高的加工效率。在實際加工中，采用在葉片長度上從一端向另一端移動的回轉(zhuǎn)加工方式，即螺旋銑削方式，從效率角度上看，螺旋銑削方式相對于縱向銑削方式也具有更高的加工效率。

　　三、葉片型面的精銑加工

　　為了獲得較高的幾何與位置精度，同時使型面的粗糙度水平達到一定的要求。為了降低鈦合金材料加工產(chǎn)生的“回彈”影響和大面積型面加工時刀具磨損對加工精度的影響，刀具必須保證鋒利，并避免一把刀具的長時間加工。為此，在可能的情況下，盡量使用端銑刀進行型面的縱向銑削加工。縱向銑削加工可以分別使用幾把刀具進行葉背型面、葉盆型面、進氣邊緣、排氣邊緣的銑削，避免一把刀具大面積加工造成的磨損使葉片各處型面加工精度水平產(chǎn)生不一致現(xiàn)象，有利于型面最終光精加工的進行。

　　在大型鈦合金風扇轉(zhuǎn)子葉片型面銑削加工時，為了改善切削條件，所有避免刀具磨損的措施都是必要的。在刀具材料、規(guī)格形式的選用方面，選擇整體硬質(zhì)合金帶涂層的圓柱球型銑刀加工葉片緣板內(nèi)側(cè)面、緣板內(nèi)側(cè)面與型面轉(zhuǎn)接圓弧、靠近緣板的過渡型面、進排氣邊緣部位，選擇圓柱鑲硬質(zhì)合金帶涂層刀片的端銑刀加工葉片葉盆和葉背大面積的型面表面。加工鈦合金刀具的涂層材料選擇非常重要，要避免使用與鈦合金具有親和性的涂層材料。目前加工鈦合金常用PVD涂層刀具，PVD涂層較薄而且光滑，它們附著在刀具硬質(zhì)合金基體上的同時還會產(chǎn)生一種殘余應力，這種應力有利于提高刀具的抗破壞性能，PVD能夠緊密地貼于刀具上，有利于保持鋒利的切削刃外形，PVD刀具抗磨性好，化學性質(zhì)穩(wěn)定，不易產(chǎn)生積屑瘤。加工中，要使用充足的冷卻液對刀具進行冷卻和改善摩擦影響，選擇合理的切削加工參數(shù)，改善切削力影響等。