葉片作為實現航空發動機性能的關鍵零部件,具有薄(báo)壁異形結構複雜(zá)、材料難加工、加工精度與表麵質量要(yào)求高等典(diǎn)型特點,如何實現葉片的(de)精密(mì)高效(xiào)加工是目前航空發動機(jī)製造領(lǐng)域的重大挑戰。通過對影響葉片加工精度關鍵因素的分析,全麵總結了葉片精密加工工藝及裝備的研究現狀,並對航空發動機葉片加工技術的發展趨勢做了展望。
序言
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序言
在航空航天產業中,輕(qīng)質高強的薄壁零件被廣泛地使用,是實現航空發動機等重要裝備性能的(de)關鍵零部件[1]。例如(rú),大涵道比航空發動機的鈦合金風扇葉片(見圖1)長度可達到1m,具(jù)有(yǒu)複雜的葉身型麵和阻尼台結構,而最薄部位的厚度僅有1.2mm,屬於典型(xíng)的大尺寸薄壁異(yì)形零件[2]。葉片作為(wéi)典型的薄壁異形弱剛性零件(jiàn),在加工(gōng)過程(chéng)中容易出現加工變形和振顫問題[3],這些問題嚴重影響葉片的加工精度和表麵質(zhì)量。

發動機的性能很大程度上取決於葉片的製造水平,發動機運行(háng)過程中葉片需要在高(gāo)溫高(gāo)壓等極端運行環(huán)境下穩定工作,這要求葉片材料必須具備良好的強度、疲勞抗力以及(jí)耐高溫腐蝕能力,並保證組(zǔ)織(zhī)穩定性(xìng)[2]。通常,航空發動機葉片會使(shǐ)用鈦合金或者高溫合金材(cái)料(liào)。但(dàn)是,鈦合金(jīn)與高(gāo)溫合金的切削加工性差,切削(xuē)過程中切削力(lì)大、刀具磨損快,隨著(zhe)刀(dāo)具磨損程度加劇,切削力會進一步增大,導(dǎo)致加工變(biàn)形和振動更(gèng)加嚴重,造成零件(jiàn)加工的尺寸精度低、表麵質量差。為滿足極端工況下發動機的服役性(xìng)能要求,葉片的加工精度和表(biǎo)麵質量要求極高。以國產某型大涵道比渦扇(shàn)發動機使用的(de)鈦合(hé)金風扇葉片為例,葉片總(zǒng)長度達到681mm,而(ér)厚度則<6mm,型麵輪廓度要求-0.12~+0.03mm,進排(pái)氣邊尺寸精度要求-0.05~+0.06mm,葉身(shēn)截麵扭轉誤差±10′以內,表麵粗糙度值R a優(yōu)於0.4μm。這通常需要在五軸數(shù)控機床上進行精密加工。然而,由於葉片自身剛性弱、結構複雜(zá)而且材料難加工,為了保證加(jiā)工的精(jīng)度與質量,工藝人員不得不在加工過程中對切削(xuē)參數進行多次(cì)調整,這嚴重限製了數控加工中心的性能發揮,造成了巨(jù)大的效率浪費[4]。因此,在數控加工技術快速發展的今天,如何實現薄壁(bì)零件加工變形(xíng)控製和振動抑製,充分發揮數控加工中心的加工(gōng)能力,已成為先進製造企業的(de)迫(pò)切需求。
對薄(báo)壁弱剛性零件變形控製技術的研究從很(hěn)早(zǎo)就引起了工程師和(hé)研究者的關注。在早期的(de)生產實踐中,人們常用在薄壁結構兩側進行交替銑削的水線策略(luè)[5],這在一定程度(dù)上可以簡(jiǎn)便地減弱(ruò)變形和振動對尺寸精度帶來的不良影響。此外,還有通過設置加強筋等預製犧牲結構的方式來提高加工剛度[6]。
本文將首先對(duì)葉片(piàn)常用難(nán)加工材料的切削技術(shù)發展進行簡述;其次,全麵總結(jié)國內外航空發動機葉片精密加工工(gōng)藝(yì)以及數控智能工藝裝備的相關研(yán)究成果;最後,對航空發動(dòng)機葉片加工技術(shù)的發(fā)展趨勢做(zuò)展望。
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難加工材料切削技術
為了滿足在高溫高壓環(huán)境下的(de)穩定服役要求,航空發動機葉片常用材料為鈦合金或高溫(wēn)合金,近年來,鈦鋁(lǚ)金屬間化合物也成為一種極有應用潛力的(de)葉片材料。鈦合金具有導(dǎo)熱性低、塑性(xìng)低、彈性模量低以及親合力強等特點,使其切削過(guò)程中出現切削力大、切削(xuē)溫度高、加(jiā)工(gōng)硬化嚴(yán)重和刀具磨損大等問題,是典型的難加工材料(微觀組織(zhī)形貌見(jiàn)圖2a)[7]。高溫(wēn)合金的主要特點是塑性及強度高,導熱性差,並且內部含有大量致密的固溶體(tǐ)[8]。在切削(xuē)過程中塑性變形使得(dé)晶格嚴重扭曲,變形抗力大,導致切(qiē)削力大並伴隨嚴重的冷硬現象,也是典型的難加工材料(微觀組織形貌見圖2b)。因此,研發鈦合金與高溫合金等難加工材料的高效精密(mì)切削技術至關重要(yào)。為了實(shí)現難加工材(cái)料的高效精密加工(gōng),國內外學(xué)者從創新切削(xuē)加工方(fāng)法、優選加工刀具材料(liào)以及優化切削參數(shù)等方向進行深入研(yán)究。
2.1 切削加工方法創新
在切削加工方法的創(chuàng)新研發方麵,學者(zhě)們通過引入激光加熱、低溫冷卻等輔助手段,改善材料的可加(jiā)工性,實現高效切削加工。激光加熱輔(fǔ)助加工[9](見圖3a)的工作原理是將高功率激光束聚焦(jiāo)到切削刃前的工件(jiàn)表麵,通過光束局部加熱的方式軟化材料,降低材料的屈服強度,從而降低切削力和減小(xiǎo)刀具磨損,提升切削加工的質量和效率(lǜ)。

低溫冷卻輔(fǔ)助加工[10](見圖3b)則是使用液氮、高壓二氧化碳(tàn)氣體等冷卻介質(zhì)噴塗到(dào)切削部位,對切削加工過程進行冷卻,避免因(yīn)為材料導熱性能差引起的局部切削溫度過高問題(tí),還使得工(gōng)件局部冷脆(cuì),增(zēng)強斷屑效果。英國(guó)的Nuclear AMRC公司成功使用高壓二氧化碳氣(qì)體對鈦合金(jīn)的加工過程進行冷卻,與幹切削狀(zhuàng)態對比分析表明,低溫冷卻輔助加工不僅能夠(gòu)降低切削力(lì),提高切削加(jiā)工表麵的質量,還能有效減小刀具磨損,增(zēng)長刀具的使用壽命。此外,超聲振動輔助加工[11,12](見圖3c)也是難(nán)加工材料(liào)高效切削加工的有(yǒu)效方法。通過在刀具上施加高頻(pín)、微小幅度的振動,實現加工過程中刀具與工件之(zhī)間發生間斷性分離,改變了材料去除機理,增(zēng)強了動態切削的穩(wěn)定性,有效(xiào)避(bì)免刀具與已加工表麵間的摩擦,降低切削(xuē)溫度和(hé)切削力(lì),降低表(biǎo)麵粗糙度值,減小刀具磨損,其優良的工藝效果已經得到廣泛的關注。

2.2 刀(dāo)具材料的選用
對於鈦合金等難(nán)加工材料,優選刀具材料可以有(yǒu)效改善切削加工效果(guǒ)[8,13]。研(yán)究表明,對於鈦合金加工,根據加工速度可以選擇不同刀具進行加工(gōng),低速(sù)切削采用高鈷高速鋼加工(gōng),中速切削采用帶有三氧化二鋁塗層的(de)硬質合(hé)金刀具,高速切削采用立方氮化硼(CBN)刀具(jù);對於高溫合(hé)金加工,應選用硬(yìng)度高、耐磨性好(hǎo)的高釩高速鋼或(huò)YG硬質合金刀具進行加工。
2.3 優選切削參數
切(qiē)削參數(shù)同樣(yàng)是影響加工效果的重要因素,對應材料使用合適的切削參數(shù)加工能夠有效(xiào)提高加工質量與效率。以切削速(sù)度參(cān)數為例,切削速度(dù)低容易在材料(liào)表麵形成積屑瘤區,降低表麵加工精度;切削速度高容易發生熱(rè)量積聚,引起工件和(hé)刀具的燒傷。對此,哈爾濱理工大學翟元盛教授團隊分(fèn)析常(cháng)用難加工材(cái)料的(de)機械物理性質,通過正交加工試驗(yàn)總結出難(nán)加工材料切削速度推薦(jiàn)表[14](見(jiàn)表1),使用表中(zhōng)推薦的刀具和(hé)切(qiē)削速度進行加工能(néng)夠有效減小加工缺陷與刀具磨損,提高加(jiā)工質量。

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葉片複(fù)雜曲麵的(de)精密數(shù)控加工工藝
近年來,隨著航空產業快速發展,市(shì)場需求攀升,使(shǐ)得薄壁葉片(piàn)的高效精密加工要求日(rì)益提高,對更高精度的變形(xíng)控製技術的需求更加迫切。在智能製造技術背景下,結合現代(dài)電子信息技術來實現航空發動機葉片加工變形和振動的智能控製,是許多研究人員的關注熱點。將智能數控係統(tǒng)引入葉片複雜曲麵的精密加工工藝,基於智能數控係統對加工過程的誤差進行主動補償,可有效抑製變形與振動(dòng)。
對於加工過程中(zhōng)的(de)主動誤差補償,為了實現刀具路徑等加工參數的優化調控,需要首先得到工藝參(cān)數對加工變形和(hé)振動的影響關係。常用的(de)手段有兩種:一是(shì)通過在機測量及誤差分析對每次走刀的結果進行分析(xī)和推理[15];二是通過動力學分析[16]、有限元建模[17]、試驗[18]和神經網絡[19]等方法建立加工變形和振動的預測(cè)模型(xíng)(見圖4)。

基於上述的預測模型或在機測量技術,人們能夠對加工參數進行優化甚至是實時調控。主流(liú)的方向是通過刀具路徑的重新規劃來對變形和振動造成的誤差進行補償。這一方向常用(yòng)的方法是“鏡像補償(cháng)法”[20](見圖5),該方法通過對名義刀具軌跡進(jìn)行修正(zhèng),補償單次切(qiē)削的變形量。但是單次補償會產生新的加工變形,因(yīn)此需要(yào)通過多次補償在切削(xuē)力(lì)和(hé)加工變形之間建立迭代關係,逐次修正變形量。除了基於刀具路徑規劃進行主動誤差(chà)補償的方法之外,許多學者也在研究通過優化調控切削參數、刀具參數等方式來控製(zhì)變形和振動。對於某型號航空發動機葉(yè)片的切削加工,改變加工參數進行多輪正交試驗,基於試(shì)驗(yàn)數(shù)據分析各切削參數、刀具(jù)參數對葉片加工變形、振動響應的影響規律(lǜ)[21-23],建立經驗預測(cè)模型,從而優選加工參數,有效減小
加工變(biàn)形、抑(yì)製切削(xuē)振顫。

基於上述模型與方法,許多企業研發或改進了數(shù)控加(jiā)工中心的數(shù)控係統,實現薄壁零件加工參數的實時自適應調控。以(yǐ)色列OMAT公司的優銑(xǐ)係統[24]是(shì)這一領(lǐng)域的典型代表,主要是(shì)通過自適應技術調整進給速度,達到恒力(lì)銑削的目的,實現複雜產品高效率高質量加工。此(cǐ)外,北京精雕通過在機測量自適應補償完成蛋殼表麵圖案雕刻的(de)經典技術案例也應用了類似的技術[25]。美國G E公(gōng)司的THERRIEN[26]提出(chū)了加工過程中(zhōng)數控加工代碼實時修正方(fāng)法,為複雜薄壁葉片的自適(shì)應加工和實時調控提供了基礎(chǔ)技術手段。歐盟航空(kōng)發動機渦輪部(bù)件自動化修(xiū)複係統(AROSATEC)在葉片進行增材修複後實現自適應精密銑(xǐ)削加工,已應用於德國MTU公司及愛爾蘭SIFCO公司的葉片修複生產[27]。
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基於智能工藝(yì)裝備的加工剛度提升
使用智能化工藝裝備提高工藝係統剛度、改善阻尼特性,同樣是抑製薄壁葉片加工變形振動以及提高加工精度、改善表麵質量的有效方法。近幾年,在航空發動機各類葉片的加工工藝中,大量不同的工藝裝備得到(dào)應用[28]。由於航空發(fā)動機葉片(piàn)普遍具有薄壁異形的結構(gòu)特征,裝夾定位區域小,加工剛度低,在切削載荷作用下會出現局部變形,因(yīn)此,葉片加工工藝裝備通常在滿足六點(diǎn)定位原理的基礎(chǔ)上對工件施加輔(fǔ)助支撐[29],以優化工藝係統(tǒng)剛性(xìng)、抑製加工變形。薄壁異形曲麵對工裝的定位與裝夾提出(chū)了兩(liǎng)點要求:一是工裝的夾緊力或接觸力應(yīng)在曲麵上盡可能均勻分布,以避免工(gōng)件在夾緊力作用下出現嚴重局部(bù)變形;二是工裝的定位、夾緊和輔助支撐元件需要較好地配合工件的複雜曲麵,以在(zài)每個接觸部(bù)位產生均(jun1)勻的麵接觸力(lì)。針對這兩點要(yào)求,學者提出了柔性工裝係統。柔性工裝係統可以分為相變柔性工裝和自適應柔性工裝。相變柔性工(gōng)裝(zhuāng)利用流體相變前後(hòu)的剛度和阻尼變化:處於液態(tài)相或流動相的流體剛度和阻尼較(jiào)低,可以在低壓作(zuò)用下適應工件的(de)複雜曲麵,之後(hòu)利用電/磁(cí)/熱等外界作(zuò)用使流體轉變為固態相或固結,剛度和阻尼大幅提高,從而為工件提供(gòng)均(jun1)勻柔順的支撐,起(qǐ)到抑製變形(xíng)和振動的作用(yòng)。
航空(kōng)發動機葉片傳統加(jiā)工工藝中的(de)工藝裝備是使用低熔點合金等相變(biàn)材料(liào)進行填充輔助支撐,即對工件毛坯進行六點定位夾持後,將工件的定位基準通過低熔點合金澆注成為一個澆注塊,對工件進行輔助支撐,並且把複雜的點定位轉換成規則的麵定位,進而進行待加工部位的精密加工(見圖6)。這種工藝方法存在(zài)明顯(xiǎn)的缺陷:定位基準轉換(huàn)導致定位精度下降;生(shēng)產準備複雜、低熔點合金的澆注和融化也帶來了工件表麵的殘留和清理問(wèn)題,同時澆注和融化的工況也比較惡劣[30]。為了解決上述工藝(yì)缺陷,常用(yòng)的方法是引(yǐn)入一(yī)種多點支撐結構與相變材料相結合[31],支撐結構上(shàng)端與工件接觸進行定位,下端浸入低熔點合金腔室中,基於低(dī)熔點合金的相變(biàn)特性實現柔性輔助支撐。雖然引入支撐結構能夠避免低(dī)熔點合金接觸葉片產生的表麵缺陷,但(dàn)是受到相變材料的性能限製,相變柔性工裝無法同時滿足高剛(gāng)度和高響應速度兩大需求,難以應用於高(gāo)效(xiào)率自動化生產當(dāng)中。


為了解(jiě)決相變柔性工裝存在的弊端,眾多學者將自適應(yīng)理念融入柔(róu)性(xìng)工裝的研發設計中。自適應柔性工裝能夠通過機電係統(tǒng)來自(zì)適應匹配複雜(zá)葉身形狀和可能存在的形狀(zhuàng)誤差。為保證(zhèng)接觸力在(zài)整個葉身均勻分布,工裝通常使用多點輔助支(zhī)撐形成支撐矩(jǔ)陣。清華大學王輝團隊提(tí)出了一種適用於近淨成形葉片加(jiā)工的多點柔性輔助支撐工藝裝備[32,33](見圖7)。該工裝采用多個柔性材(cái)料夾緊元件對近淨成(chéng)形葉片的葉身曲麵進行輔助支撐,提高了每個接觸區域的接觸麵積,保證夾緊力在每個接觸部位以及(jí)整個葉身上的均勻分布,從而提高工(gōng)藝係統剛度,有效地防止(zhǐ)葉片的局(jú)部變形。該工裝具有多個被動自由度,在避免過定位的同時能夠自適應匹配葉身形狀及其誤差。
除了通過柔性(xìng)材料實現自適(shì)應支撐(chēng)外,電磁感應原理也應(yīng)用於(yú)自適應(yīng)柔性工裝的研發。北京航空航天大學楊毅青團隊發明(míng)了一(yī)種基於電磁感應原(yuán)理的輔助(zhù)支撐裝置[34]。該工裝使用(yòng)由電磁信號激勵的柔(róu)性輔助支撐,能夠改變工(gōng)藝係統阻尼特性。在裝夾過程(chéng)中,輔助支撐在永磁鐵作用下自適應匹配(pèi)工件形狀。在加工過程中,工件產生的振動會傳遞到輔(fǔ)助支撐上,根據電磁感應(yīng)原理激發反向電磁力,實現對薄(báo)壁工件加工振動的抑製。


目前在(zài)工藝裝備設計過程中,普遍使用有(yǒu)限元分析、遺傳算法等手段來優化(huà)多點輔助(zhù)支撐的布(bù)局[35],但是優化的結果(guǒ)通常隻能(néng)保證在一點上的(de)加工變形量達到最小,而並不能保證在其他加工部位也能起到(dào)同等的抑製變形效果(guǒ)。在葉(yè)片加工過程中,通常在同一機(jī)床(chuáng)上對工件進行(háng)一係列的走刀加工,但加工(gōng)不同部位的裝夾需求是不同的,甚至可能(néng)是時變的(de)。對於靜態多(duō)點支撐方法,如果通過增加輔助(zhù)支(zhī)撐的數量來(lái)提高工(gōng)藝(yì)係統剛(gāng)度,一方麵會增大工裝的質量和體積,另一方麵也壓縮了刀具的運動(dòng)空間。而如果在加工不同部位時重新設置輔(fǔ)助支撐的位置(zhì),則必然會中斷(duàn)加工過程,降低加工效率。因此,根據加工過(guò)程自(zì)動在線調節支撐布局和支撐力的隨動工藝裝備[36-38]被提出。隨動工藝裝(zhuāng)備(見圖8)能夠在(zài)任一加工工序(xù)開始前,基於時變切削過程的刀具軌跡與工況轉變(biàn),通過刀具與工裝(zhuāng)的協同配(pèi)合實現動態支撐:先將輔助支撐移(yí)動到有助於抑製當前加工變形的位置,使工件的加工區域(yù)受到積極支撐,而工件其他部位在盡可能少的接觸下保持定位不變,從而匹配加工(gōng)過程中時變的裝夾需求。

為了進一(yī)步提升工藝裝備的自適應動態支撐能力,匹配加工過程中更複雜的裝夾需求,提高葉片加工生產的質(zhì)量和效率,將隨動(dòng)輔助支撐拓(tuò)展為(wéi)多個動態輔助(zhù)支撐形成的群,要求各個動態輔助支撐協調行動,根據(jù)製(zhì)造(zào)過程的時(shí)變要(yào)求,自(zì)動快速(sù)重構(gòu)支撐群與工(gōng)件的接觸,並(bìng)且重構過程不幹擾整個工件的定位、不引起局部位移或振動,基於這一(yī)概(gài)念的工藝裝備稱為自(zì)重(chóng)構群夾具[39],具有(yǒu)靈活性、可重構性和自主性的優點。
自重構群夾具(jù)能夠根據(jù)製造過程的需求將多個輔助支(zhī)撐分配到待支撐表麵的不同位置,能夠適應較大麵積的複雜形狀工件,在保證足夠剛度的(de)同時消(xiāo)除冗餘支撐。夾具的工作方(fāng)法是控製器按照編定的程序發送指令,移動(dòng)基座按照指令(lìng)將支(zhī)撐元件(jiàn)帶到目標位置,支撐元件自適應工件(jiàn)局部幾何形狀實現順應支撐。單個支撐元件與工件局部的接觸區域的(de)動力學特(tè)性(剛度和阻尼)可通過(guò)改變支撐元件的參數進行控製(例(lì)如,對液壓支撐元件(jiàn)通常可改變輸入的液壓力從而改變接(jiē)觸特性)。工藝係統的動力學特性由多個支撐元件與工(gōng)件的接觸區域的動(dòng)力學特性耦合而成,與(yǔ)每個支(zhī)撐元件(jiàn)的參數(shù)、支撐元件群的布(bù)局有關。
對於自重構(gòu)群夾具的多點支(zhī)撐重構的方案設計需要考慮以下三個問題:適應工件的幾何形狀、支撐元件快速重新定位(wèi)、多點支撐協調(diào)配合[40]。因此,自重構群夾具在使用(yòng)時,需要以工件形狀、載荷特性及固有邊界(jiè)條件為輸入,求解不同(tóng)加工狀(zhuàng)態下的多點支撐布局與支撐(chēng)參數,規劃多(duō)點支撐移動路徑,將求解(jiě)結(jié)果生成控製代碼,導入控製器。
目前,國內外學者均在自重構群夾(jiá)具方麵(miàn)進行了一些研究與嚐試。國外方麵,歐盟項目SwarmItFIX開發了一種新(xīn)的高度(dù)適應(yīng)性自重(chóng)構夾具係統[41],該係統使用(yòng)一組移動輔助支撐在工作台(tái)上(shàng)自由移動並實時重新(xīn)定位,以(yǐ)更好地支撐加工零件。SwarmItFIX係統的原型已在該項目中實現(見圖9a),並在(zài)一家意大利飛機製(zhì)造商的(de)場地上進行了測試。國(guó)內則是有(yǒu)清華大學王輝團隊製作了一種可與機床協同控製的四點裝夾(jiá)支撐工作台[42](見圖9b),可以在渦輪葉(yè)片榫根(gēn)的精加(jiā)工過程中對處於(yú)懸臂狀(zhuàng)態的榫根進行支撐以及自動刀具避讓。在加工過程中(zhōng),四點輔助支撐(chēng)與數控加工中心協同(tóng)配(pèi)合,根據刀具運動位置重構(gòu)四點接觸狀態,既避免了(le)刀具與輔助支撐相互幹涉(shè),又保證了(le)支撐效果。
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未來發展趨勢討論
5.1 新型材料(liào)
隨著航空發動機推重比設計要求的不斷提高,零件數量逐漸減少,零件(jiàn)的應力(lì)水平越來越高,傳統的兩種主(zhǔ)要高溫結構材料的使用性能已經到了其極限水平。近幾年(nián),航(háng)空發動(dòng)機葉片新型材料發展迅速,越來越(yuè)多性能優良的材(cái)料被用來製作薄壁葉片,其中γ-TiAl合金[43]具備比強(qiáng)度高、耐高溫和抗氧化性好等優良性能的同時(shí),密(mì)度是3.9g/cm3,僅為高溫合金(jīn)的一半(bàn),未來作為700~800℃承溫區間的葉片很有潛力。盡管γ-TiAl合金(jīn)具有優(yōu)良的力學性能,但是(shì)其硬度大、熱導率低、斷裂韌度低以及脆性大等特征(zhēng),導致γ-TiAl合金材料切削加工表麵(miàn)完整性差,精度低,嚴重影響零件的使用(yòng)壽命,因此γ-TiAl合金的加工研究具有重(chóng)要的理論意義與價(jià)值,是當前葉片加(jiā)工技術的一(yī)個重要研究方向。


氧化性好等優良性能的同(tóng)時(shí),密(mì)度是3.9g/cm3,僅為高溫合金的一半,未來作為(wéi)700~800℃承溫區間的葉片很有潛力。盡管γ-TiAl合金具有(yǒu)優良的力學性能,但是其硬度大、熱導率低、斷裂韌(rèn)度低以及脆性大等特征,導致(zhì)γ-TiAl合金材料(liào)切削加工表麵完整性差,精度低,嚴重(chóng)影(yǐng)響零件的使用壽命(mìng),因此γ-TiAl合金的加工研究具(jù)有重要的理論意(yì)義與價值,是當前葉片加工技術的一個重要(yào)研究方向。
5.2 時變自適應加工
航空發動機葉片曲麵複雜並且形狀精度要求高,其精密加工(gōng)目前主要采用基於路徑規劃、模型重構的幾何自適應加工方法,該方法能有(yǒu)效減小定位、裝夾等產生的誤(wù)差對葉片加工精度的影響。但(dàn)是,由於模鍛(duàn)葉片毛坯的餘量厚度(dù)不均勻(yún),導致刀具在按照規劃路徑進行切削加工的過程中,不同區域的切削深度不同(tóng),為切削加工(gōng)帶來不確定因素,影響加工穩定性。未來,在數控自適應加工過程中,應該(gāi)更好地跟蹤實際加工(gōng)的狀態變化[44],從而(ér)顯著改進複雜曲麵的加工精度,形成基於實時反饋(kuì)數據調(diào)整切削參數的時變調(diào)控自適應加工方法。
5.3 智能化工藝裝備
葉片作為發動機中數(shù)量最大的一類零件,其製造效率直接影響發動機整體的製造效率,而葉片(piàn)的製造品質直接影(yǐng)響發動機的性能與(yǔ)壽命。因此,葉片(piàn)智能化精密(mì)加工已成為當今世界發動機葉片製造的發展方(fāng)向(xiàng)。機床與工藝裝備的研發是實現葉片加工智能化的關鍵。隨著數控技術的發展,機床的(de)智能化水平迅速提高,加工生產能力大幅(fú)增強。因此,智能工藝(yì)裝備的研發創(chuàng)新是薄(báo)壁葉片高效精密加工的重要發展方向。高度智能化的(de)數控(kòng)機床與工藝裝備結合,形成葉片智能化加工(gōng)係統(tǒng)(見圖(tú)10),實現薄壁葉片(piàn)的(de)高精(jīng)度、高效率和自適應數控加工。
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結束語
葉片是航空發動機製(zhì)造領域長期的重大需求,是航空發動機製造的難點之一,也(yě)是一個國家先進製造技術發展水平(píng)的重要體(tǐ)現。為實現葉片(piàn)的高效率高質量加工,眾(zhòng)多學者在精密加工工藝創新和智能工(gōng)藝裝備研(yán)發等方(fāng)麵開展研究,取得了突破性進展。未來(lái),以時變(biàn)調控為核心的自適應(yīng)加工工藝與智能化數(shù)控工藝裝備是(shì)航空發動機葉片精密加工的重要研究方向。應圍繞國家航空(kōng)發(fā)動機先進製造重大戰略需(xū)求,深(shēn)入探究葉片(piàn)加工工藝的基礎理論和關鍵(jiàn)技術,促進我國航空發動機葉片先進加工技術的跨越發展。編輯:能看正能量的短视频app 精密加工http://www.dxqiumoji.com/
