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

背景技術：

1、復材風扇葉片指的是采用樹脂基復合材料制成的風扇葉片。當前先進的大涵道比航空發(fā)動機大多采用樹脂基復合材料風扇葉片，以此來減輕航空發(fā)動機的重量以及追求性價比更高的涵道比。樹脂基復合材料擁有高比強度、耐高溫、高比剛度等優(yōu)點，可以明顯的提高航空發(fā)動機的綜合性能。

2、樹脂基復合材料風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，是我國大涵道比航空發(fā)動機實現(xiàn)技術創(chuàng)新的關鍵。但由于其在高速旋轉(zhuǎn)運動過程中在前緣部位容易發(fā)生分層開膠，從而影響樹脂基復合材料風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，在樹脂基復合材料風扇葉片的前緣部位采用前緣金屬加強邊結構加以保護。

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

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，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邊表面質(zhì)量的影響。

2、本發(fā)明采用以下技術方案：一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，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邊的加工參數(shù)；加工參數(shù)包括待加工前緣金屬加強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)計算待加工前緣金屬加強邊與錐度球頭刀實際切觸區(qū)域?qū)牡度袌A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邊進行銑削加工。

7、進一步地，根據(jù)半徑和加工參數(shù)計算待加工前緣金屬加強邊與錐度球頭刀實際切觸區(qū)域?qū)牡度袌A心角包括：

8、基于半徑和銑削殘留高度計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邊上的刀位軌跡；

9、根據(jù)半徑、銑削深度和行距計算刀刃圓心角。

10、進一步地，基于半徑和銑削殘留高度計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、進一步地，根據(jù)半徑、銑削深度和行距計算刀刃圓心角包括：

14、，

15、其中，α表示所述刀刃圓心角，表示所述銑削深度。

16、進一步地，刀軸側(cè)傾角的取值范圍確定方法包括：

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

18、計算每個臨界刀軸矢量對應的刀軸側(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、進一步地，臨界刀軸矢量的計算方法為：

21、，

22、其中， t c表示所述待加工前緣金屬加強邊上特征點 p c對應的臨界刀軸矢量， 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 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 p c的直線與刀柄面法矢的夾角。

23、進一步地，計算每個臨界刀軸矢量對應的刀軸側(cè)傾角包括：

24、，

25、其中，表示刀軸側(cè)傾角。

26、進一步地，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邊的加工區(qū)域分為若干個子加工區(qū)域包括：

27、計算若干個刀軸側(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)域的高度最大值計算每個分層加工區(qū)域的實際銑削高度；

35、根據(jù)實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邊表面質(zhì)量的影響。

技術特征：

1.一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，其特征在于，根據(jù)所述半徑和所述加工參數(shù)計算所述待加工前緣金屬加強邊與錐度球頭刀實際切觸區(qū)域?qū)牡度袌A心角包括：

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

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

5.如權利要求1所述的一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，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.如權利要求5所述的一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，其特征在于，所述臨界刀軸矢量的計算方法為：

7.如權利要求6所述的一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，其特征在于，計算每個所述臨界刀軸矢量對應的刀軸側(cè)傾角包括：

8.如權利要求5-7任一項所述的一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，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邊的加工區(qū)域分為若干個子加工區(qū)域包括：

9.如權利要求8所述的一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，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.如權利要求2所述的一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，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：

技術總結
本發(fā)明公開了一種復材風扇葉片前緣金屬加強邊外型銑削方法，獲取錐度球頭刀球頭的半徑和待加工前緣金屬加強邊的加工參數(shù)；加工參數(shù)包括待加工前緣金屬加強邊的銑削深度和銑削殘留高度；根據(jù)半徑和加工參數(shù)計算待加工前緣金屬加強邊與錐度球頭刀實際切觸區(qū)域?qū)牡度袌A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邊進行銑削加工；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邊表面質(zhì)量的影響。

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