數(shù)控加工適合于中小批量、高精度的零件加工與研制，尤其適合發(fā)動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零部件，（如葉片和葉盤等）的研制。目前，美、英等國家的大型航空企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了葉片無余量數(shù)控加工，而我國在此方面的研究才剛剛開始。

1 葉片的特征及結(jié)構(gòu)尺寸

　　該葉片包括葉肩、葉片型面及相關(guān)圓弧部分，材料為鈦合金，長度約為150ｍｍ，葉型重心相對于軸頸中心線處于偏心位置，最大截面厚度為3.7ｍｍ，最大弦長為39ｍｍ，屬薄壁弱剛度零件。

2 關(guān)鍵技術(shù)分析

　　2.1 普通機械加工工藝路線

　　數(shù)控銑削圓弧和葉肩→數(shù)控銑削葉片型面→拋光葉片型面

　　2.2 普通機械加工工藝存在的問題分析

　　采用普通機械加工工藝加工的葉片，經(jīng)過數(shù)據(jù)采集與分析存在下述問題：

　　1）半精鍛葉片（其型面余量為1.0～1.6ｍｍ）在銑削圓弧和葉肩與銑削葉片型面2道工序后變形較大，葉片出現(xiàn)彎曲變形（弓形），中間截面在Ｙ方向偏移0.1～0.25ｍｍ；

　　2）葉片定位夾緊方式為大軸頸定位壓緊，機床頂尖頂緊葉片小軸中心孔，導(dǎo)致葉片支承剛度差，變形增大；

　　3）在銑削葉片型面進、排氣邊緣時，因為主軸進給速度跟不上A軸旋轉(zhuǎn)速度，導(dǎo)致進、排氣邊緣出現(xiàn)過切，葉片弦長超差；

　　4）葉片型面測具測量精度的范圍有限（≤0.05ｍｍ），不能完全滿足葉片型面公差的測量要求；

　　5）依靠拋光方法進行葉片型面余量去除加工，其輪廓度和位置度不能完全滿足工藝要求。

3 攻關(guān)試驗

　　3.1 葉片材料及切削用量的選用

　　該葉片的材料為鈦合金，最小切削深度應(yīng)≥0.05ｍｍ，否則會出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象。薄壁葉片切削容易出現(xiàn)較大的彈性變形，切削速度Ｖｃ為30～50ｍ／ｍｉｎ，精加工每齒進給量ｆｚ為0.03～0.05ｍｍ，在此條件下的切削狀況較為理想。

　　3.2 專用設(shè)備的選型

　　加工該葉片型面時，采用雙驅(qū)動五坐標加工中心作為專用的葉片加工設(shè)備。

　　3.3 加工工藝改進

　　3.3.1 改進措施

　　為了克服普通機械加工工藝存在的缺點，保證葉片型面數(shù)控銑削和拋光光整加工后滿足設(shè)計要求，在攻關(guān)試驗工藝中采取下述改進措施：

　　1）將1次數(shù)控銑削葉片型面分為粗、精銑削2次，以降低數(shù)控銑削型面的加工變形；

　　2）將數(shù)控銑削圓弧和葉肩與數(shù)控粗銑削葉片型面2道工序合并成1道工序，使最大程度的變形產(chǎn)生在粗加工工序；3）在粗、精銑削葉片型面工序間增加熱處理工序，消除殘余加工應(yīng)力；

　　4）增加熱處理后葉片的大小軸頸磨削加工工序，以提高精銑削葉片型面時的定位精度；

　　5）將頂尖頂緊小軸中心孔改為夾緊小軸軸頸的定位夾緊方式，提高葉片的剛度；

　　6）優(yōu)化葉片型面數(shù)控銑削精加工模型，延長進、排氣邊緣，以消除過切現(xiàn)象；

　　7）利用鈦合金拋光專用氈輪，經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，拋光去除量為0.005～0.03ｍｍ，即可拋除葉片型面上的銑刀痕跡，從而達到設(shè)計要求；

　　8）用三坐標測量機對拋光后的葉片尺寸進行檢測，確保葉片型面的檢測精度。

　　3.3.2 改進后主要工藝路線

　　粗銑削葉片型面及葉肩→消除應(yīng)力熱處理→半精磨上緣板大軸頸→半精磨下緣板軸頸→精銑葉片型面及葉肩→修光葉片型面

　　3.4 試驗加工過程

　　3.4.1 精銑削葉片型面

　　1）葉片型面精銑削前后大、小軸頸同軸度的變化。將精銑削前后大、小軸頸同軸度的變化作為評價葉片變形大、小的依據(jù)（見表

　　1）。通過對大、小軸頸變形量的比較可以看出，采取一系列措施后，葉片型面數(shù)控銑削后，變形得到了明顯的控制，大、小軸頸的同軸度得到了明顯的改善，為葉片型面輪廓加工尺寸進入公差帶范圍創(chuàng)造了必要條件。

　　2）葉片型面精銑削后的輪廓度及位置度范圍。利用三坐標測量機對精銑削后的葉片型面進行了測量，首件合格后，開始進行批量加工，共計加工了24件葉片，并對檢測結(jié)果進行了統(tǒng)計。葉片型面最大輪廓度為0.068ｍｍ（相對于理論型面），超出公差帶范圍0.018ｍｍ，經(jīng)過精拋光后，葉片型面尺寸即可滿足設(shè)計要求。

　　經(jīng)過與試驗前的數(shù)據(jù)對比可以看出，葉片型面在Ｘ方向偏移控制很好，都在公差范圍內(nèi)，而葉片型面在Ｙ方向偏移合格率為80％，其主要原因為數(shù)控銑削夾具精度不足導(dǎo)致。

　　3.4.2 葉片型面的拋光加工

　　在完成葉片型面的數(shù)控銑加工后，進行了拋光程序轉(zhuǎn)接處及刀痕工序。首先，利用150＃專用氈輪拋除葉片型面上程序接刀痕，圓滑轉(zhuǎn)接后，再利用240＃專用拋光輪拋除整個葉片型面的刀痕即可。1）拋光后的葉片型面狀態(tài)。在葉片型面拋光后，對全部葉片型面進行了三坐標測量。除進、排氣邊弦長尺寸較大外，葉片型面輪廓全部符合設(shè)計圖樣要求，而進、排氣邊弦長最大有0.02ｍｍ的余量，此余量可在振動光飾工序去除后達到設(shè)計要求。

　　2）精拋前后葉片變形監(jiān)控。在Ｖ型塊上，以大軸頸為基準，通過對拋光前后的葉片測量葉盆、葉背和進、排氣方向的對稱度作為評價變形大小的依據(jù)。測量結(jié)果見表3，個別葉片在葉盆、葉背方向變化最大為0.12ｍｍ，而在進、排氣方向則變化較小，但在專用的同軸度測具上測量，全部葉片大、小軸頸的聯(lián)合跳動結(jié)果均符合設(shè)計要求。

4 結(jié)語

　　新工藝路線能夠滿足葉片型面無余量加工的要求，加工后的葉片經(jīng)三坐標測量，最終成品的葉片型面輪廓度和偏移、扭轉(zhuǎn)公差完全符合設(shè)計要求。