鋁合金薄壁葉片顫振抑制方法及其切削刀具的鈍化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種葉片顫振抑制方法，具體涉及一種鋁合金薄壁葉片顫振抑制方法及其切削刀具的鈍化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]增壓級轉(zhuǎn)子是小型渦輪發(fā)動機(jī)中壓氣機(jī)的核心技術(shù)，一般為開式整體葉盤結(jié)構(gòu)，材料多為鋁合金、鈦合金；葉片屬于典型的懸臂結(jié)構(gòu)，加工過程中在切削力的作用下極易出現(xiàn)顫振現(xiàn)象，嚴(yán)重影響葉片加工質(zhì)量甚至導(dǎo)致產(chǎn)品報廢。
[0003]傳統(tǒng)顫振抑制方法有切削參數(shù)優(yōu)化、刀具軌跡優(yōu)化以及填充物法等，其中填充物法應(yīng)用最廣，精加工前在葉片之間加入錫鉍合金、油土料或石膏等材料的填充物，從而增加工藝剛性以及阻尼吸振，達(dá)到抑制振顫的目的，如圖1所示。
[0004]傳統(tǒng)的切削參數(shù)優(yōu)化、刀具軌跡優(yōu)化方法都只能解決特定的顫振問題，通過加入填充物抑制葉片顫振的方法雖然可以改善葉片顫振問題，但也帶來一系列其他問題:(I)由于需要在精加工前拆下工件以加入填充物，工藝準(zhǔn)備時間大大增加；(2)加工過程中，填充物與刀柄干涉，需要額外的加工或填充物清理；(3)在加入填充物以及填充物固化過程中，會導(dǎo)致葉片變形，影響加工精度；(4)部分材料的填充物會損害機(jī)床過濾系統(tǒng)以及污染切肩；(5)使用錫鉍合金等材料填充物價格昂貴，增加制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種鋁合金薄壁葉片顫振抑制方法及其切削刀具的鈍化方法，采用該方法能夠在不使用填充物等輔助手段的條件下，實(shí)現(xiàn)對鋁合金薄壁葉片的無顫振切削。
[0006]所述的鋁合金薄壁葉片顫振抑制方法為:切削鋁合金薄壁葉片時所采用的刀具為經(jīng)過下述步驟進(jìn)行鈍化后的刀具:
[0007]步驟一:磨料鈍化，即將刀具刃口部位放入磨料中，驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn)并在磨料中沿水平和豎直方向運(yùn)動；所述刀具為無涂層球頭銑刀；
[0008]所述磨料的制備方法為:使用高分子聚合物與碳化硅磨粒混合，形成磨?；旌衔铮チ；旌衔锏哪チ３叽鐬?0 μπι?50 μm ;然后在磨?；旌衔镏屑尤霛櫥瑒┬纬砂牍虘B(tài)磨料；
[0009]步驟二:切削鈍化，即通過切削鋁合金毛坯使刀具刃口自然倒鈍，所述鋁合金毛坯為半球形或葉片形；
[0010]所述步驟一中鈍化參數(shù)為:刀具旋轉(zhuǎn)線速度Vc = 7m/min-25m/min，進(jìn)給速度F=100mm/min-500mm/min,鈍化時間t = 10min-30min ;所述步驟二中切削鈍化時間為lh-30ho
[0011]所述的鋁合金薄壁葉片無顫振切削刀具的鈍化方法為:
[0012]步驟一:磨料鈍化:即將刀具刃口部位放入磨料中，驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn)并在磨料中沿水平和豎直方向運(yùn)動；
[0013]所述磨料的制備方法為:使用高分子聚合物與碳化硅磨?；旌希纬赡チ；旌衔?，磨粒混合物的磨粒尺寸為10 μπι?50 μπι ;然后在磨?；旌衔镏屑尤霛櫥瑒┬纬砂牍虘B(tài)磨料；
[0014]步驟二:切削鈍化，即通過切削鋁合金毛坯使刀具刃口自然倒鈍，所述鋁合金毛坯為半球形或葉片形。
[0015]所述步驟一中鈍化參數(shù)為:刀具旋轉(zhuǎn)線速度Vc = 7m/min-25m/min，進(jìn)給速度F=100mm/min-500mm/min,鈍化時間t = 10min-30min ;所述步驟二中切削鈍化時間為lh-30ho
[0016]每千克磨?；旌衔镏屑尤?00mL-1000mL潤滑劑。
[0017]有益效果:
[0018]通過對切削刀具進(jìn)行特定的鈍化來實(shí)現(xiàn)鋁合金薄壁葉片的振顫切削，能夠有效抑制鋁合金薄壁葉片加工顫振現(xiàn)象，可實(shí)現(xiàn)更高的葉片加工精度，同時也保證了葉片表面質(zhì)量。且相較于傳統(tǒng)的用于改善葉片顫振問題的方法比，不占用機(jī)床工時，大大降低準(zhǔn)備時間，無需使用填充物等輔助手段。
【附圖說明】
[0019]圖1為傳統(tǒng)填充物法進(jìn)行顫振抑制的示意圖；
[0020]圖2為切削刀具鈍化后的效果示意圖；
[0021]圖3為刀具切觸區(qū)的局部放大示意圖。
[0022]其中:1_球頭銑刀、2-切觸區(qū)
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024]本實(shí)施例提供一種切削鋁合金薄壁葉片時的顫振抑制方法，該方法改變傳統(tǒng)的解決葉片顫振問題的思路，從切削刀具出發(fā)，對其切削刀具采用特定的鈍化方法，采用通過該方法鈍化后的刀具切削鋁合金薄壁葉片，能夠在不使用填充物等輔助手段的條件下，達(dá)到抑制振顫的目的，實(shí)現(xiàn)無顫振切削，從而有效保證葉片的切削質(zhì)量。
[0025]所述的顫振抑制方法的思路為:通過精加工刀具刃口形成光滑的RlO μm范圍的鈍化圓角，具備較高的耐磨性，起到抑制再生型顫振和摩擦性顫振的作用，達(dá)到無顫振切削的目的。
[0026]為實(shí)現(xiàn)顫振抑制的目的，其重點(diǎn)在于對切削刀具的鈍化，其鈍化步驟包括刀具磨料鈍化和刀具切削鈍化。首先對刀具進(jìn)行選型，選用3-4刃無涂層球頭銑刀，為保證刃口圓角的耐磨性，刀具材質(zhì)采用硬質(zhì)合金。同時刀具磨料鈍化時的磨料不可使用常規(guī)干式磨料，需采用如下方法制備磨料:使用高分子聚合物(如硅橡膠聚合物)與碳化硅磨粒混合，混合后磨粒尺寸在10 μ m到50 μ m之間，加入潤滑劑進(jìn)行粘度調(diào)整，每千克磨料加入500mL-1000mL潤滑劑，形成半固態(tài)磨料。調(diào)整潤滑劑加入量，使得半固態(tài)磨料具有粘彈性、柔軟性、流動性，不粘連金屬等特性，保證既能倒圓角又能起到表面拋光效果。
[0027]刀具磨料鈍化時，將所選擇的無涂層球頭銑刀的刃口部位放入采用上述方法制備的磨料中，驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn)并在磨料中沿水平和豎直方向運(yùn)動，鈍化參數(shù)為:刀具旋轉(zhuǎn)線速度Vc = 7m/min-25m/min，進(jìn)給速度 F = 10Omm/min-500mm/min,純化時間 t = 10min_30min。
[0028]對刀具進(jìn)行磨料鈍化后，再進(jìn)行切削鈍化，即通過切削鋁合金毛坯使刀具刃口自然倒鈍，鋁合金毛坯為半球形或葉片形，切削過程中保證刀具刃口實(shí)際工作區(qū)域(即精加工葉片時的切觸區(qū)(2)均勻磨損。切削鈍化時間t = lh-30h，切削鈍化時間依據(jù)刀具和切削參數(shù)調(diào)整。
[0029]通過上述步驟對刀具鈍化后，在刀具壽命范圍內(nèi)進(jìn)行葉片精加工即可實(shí)現(xiàn)無顫振切削。所述的刀具壽命范圍指采用該刀具進(jìn)行葉片加工直至顫紋再次出現(xiàn)時刀具的使用時間，加工LD7等鋁合金材料，刀具壽命通?？蛇_(dá)2000h-2600h。
[0030]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鋁合金薄壁葉片顫振抑制方法，其特征在于:切削鋁合金薄壁葉片時所采用的刀具為經(jīng)過下述步驟進(jìn)行鈍化后的刀具: 步驟一:磨料鈍化，即將刀具刃口部位放入磨料中，驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn)并在磨料中沿水平和豎直方向運(yùn)動；所述刀具為無涂層球頭銑刀； 所述磨料的制備方法為:使用高分子聚合物與碳化娃磨?；旌希纬赡チ；旌衔铮チ；旌衔锏哪チ３叽鐬?0 μπι?50 μπι ;然后在磨?；旌衔镏屑尤霛櫥瑒┬纬砂牍虘B(tài)磨料； 步驟二:切削鈍化，即通過切削鋁合金毛坯使刀具刃口自然倒鈍，所述鋁合金毛坯為半球形或葉片形。2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金薄壁葉片顫振抑制方法，其特征在于:所述步驟一中鈍化參數(shù)為:刀具旋轉(zhuǎn)線速度Vc = 7m/min-25m/min，進(jìn)給速度F = 100mm/min-500mm/min,鈍化時間t = 10min-30min ;所述步驟二中切削鈍化時間為lh_30h。3.鋁合金薄壁葉片無顫振切削刀具的鈍化方法，其特征在于: 步驟一:磨料鈍化:即將刀具刃口部位放入磨料中，驅(qū)動刀具旋轉(zhuǎn)并在磨料中沿水平和豎直方向運(yùn)動； 所述磨料的制備方法為:使用高分子聚合物與碳化娃磨?；旌?，形成磨粒混合物，磨?；旌衔锏哪チ３叽鐬?0 μπι?50 μπι ;然后在磨?；旌衔镏屑尤霛櫥瑒┬纬砂牍虘B(tài)磨料； 步驟二:切削鈍化，即通過切削鋁合金毛坯使刀具刃口自然倒鈍，所述鋁合金毛坯為半球形或葉片形。4.如權(quán)利要求3所述的鋁合金薄壁葉片無顫振切削刀具的鈍化方法，其特征在于:所述步驟一中鈍化參數(shù)為:刀具旋轉(zhuǎn)線速度Vc = 7m/min-25m/min，進(jìn)給速度F = 10mm/min-500mm/min,鈍化時間t = 10min-30min ;所述步驟二中切削鈍化時間為lh_30h。5.如權(quán)利要求3所述的鋁合金薄壁葉片無顫振切削刀具的鈍化方法，其特征在于??每千克磨?；旌衔镏屑尤?00mL-1000mL潤滑劑。6.如權(quán)利要求3所述的用于鋁合金薄壁葉片無顫振切削刀具的鈍化方法，其特征在于，所述刀具的材質(zhì)為硬質(zhì)合金。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋁合金薄壁葉片無振顫切削抑制方法及其切削刀具的鈍化方法，通過對切削刀具進(jìn)行特定的鈍化，能夠在不使用填充物等輔助手段的條件下，實(shí)現(xiàn)對鋁合金薄壁葉片的無振顫切削。其中刀具的鈍化包括刀具磨料鈍化以及切削鈍化，刀具磨料鈍化時采用特殊方法制備的磨料，通過上述步驟對刀具鈍化后，使用調(diào)整后的參數(shù)在刀具壽命范圍內(nèi)進(jìn)行葉片精加工即可實(shí)現(xiàn)無振顫切削。
【IPC分類】B23P15/34, B23C3/18
【公開號】CN105149895
【申請?zhí)枴緾N201510627635
【發(fā)明人】孫晶, 羅遠(yuǎn)鋒, 王永飛, 李壘棟, 孫科文, 秦藝偉
【申請人】北京動力機(jī)械研究所
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年9月28日