汽轮机叶片曲面加工变形预测技术研究

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1、2015年8月江敏，等：汽轮机叶片曲面加工变形预测技术研究·139·造成误差太大的原因一方面是该点在金属切削有限元方法的验证，认为变形预测方法是基本有效的，即本文模拟的过程中发生了不应该产生的大变形没有完全得认为可以用该方法对汽轮机薄壁叶片的加工变形进行到合理解决；另一方面是切削力的预测并没有完全预测。通过正交模拟实验得到了汽轮机薄壁叶片加工准确，包括上面所介绍的忽略了切削热、振动等一些因的铣削力大小和变形量，现对所得数据进行分析，以得素的影响⋯。到切削参数对薄壁叶片变形影响的规律，并作显著性(2)叶片变形量的预测值与实验值的变化在

2、大体检验，分析出切削参数的最优组合。运用极差分析和上是一致的，通过对比分析，可认为本文提出的铣削力方差分析就切削参数对薄壁叶片加工变形影响进行分加载方式有效，模拟结果比较合理。析研究，得到6个不同点的变形量随切削参数变化的影响趋势图如图5一图7所示。主轴转速每齿进给量鼙霹≤n热切削深度切削宽度主轴转速主轴转速每齿进给量每齿进给量切削深度切削深度切削宽度切削宽度主每切切图7铣削力预测值与实验值对比图(单轴齿位削：n削lln)图8切削参数对叶片加工变形量影响趋势图(单位：nun)转进深宽速给度度从图8可以看出，主轴转速的增加，会减小薄壁

3、叶量5切削参数优化分析片的变形量；而每齿进给量、切削深度和切削宽度在不汽轮机薄壁叶片的加工精度要求很高，叶片的精同程度上都会增大薄壁叶片的变形。在精加工薄壁叶~i-r_表面粗糙度为Ra3．2，抛光表面粗糙度为RaO．8，片时，为了减小变形量应选取较高的主轴转速和较小向心角度误差为0．01。左右，同时需保证叶片出汽边的进给量、切削深度以及切削宽度。较小的进给速度的轮廓变形度为0．05mm以内。通过对上述模拟结果和切削深度固然能够减小叶片的加工变形，提高叶片进行分析，16组正交实验的铣削力合力和叶片最大变的加工精度。但是，在实际加工过程

4、中，必须考虑叶片形量如表5所示。的加工效率。因此，叶片的切削要素应选择较大的主表5叶片加工铣削合力和最大变形量一轴转一速，在保证加工精度的前提下，适当的提高进给速度和切削深度。表6叶片加工变形平均值直观分析表一O．174册0．023180．05838O．o91230．O473OX0．086150．094250．05834O．O48980．072830．09632一X0．05373O．O8o35O．O42450．O4788O．O786OXq0．071400．187500．2l1530．19720O．18655SSO．342920．55

5、6930．762260．59165O．O45642．29940O-250．2主轴转速0．15表5表明，切削参数对铣削力、叶片变形量都有较每齿进给量O．1大影响。从表5中l6组正交模拟实验的叶片变形量切削深度0．05可以看出，其中第1组、第5组、第8组和第9组的最切削宽度0大变形量小于0．05mm满足叶片加工变形要求，而其余组的叶片变形量则不能满足叶片变形量的要求。因图9切削参数对叶片变形平均值影响趋势图(单位：nun)此，通过合理选择切削过程中的切削参数，能够有效地由叶片加工变形量的平均值方差分析可知，主轴控制薄壁叶片的加工变形量。

6、转速、进给量、切削深度和切削宽度对叶片变形平均值通过上述对铣削力模型和薄壁叶片加工变形预测的影响显著；主轴转速增加，叶片变形明显减小；当进·140·组合机床与自动化加工技术第8期给量、切削深度、切削宽度小于水平3时，叶片变形值[J]．航空精密制造技术，2000，36(6)：7—10．变化平缓，而到水平4时变形量急剧增大。在选择切[2]KlineWA，DevorJR，Lindberg．Thepredictionofcutting削参数时，应综合考虑加工效率等各方面原因进行切forcesinendmillingwithapplicati

7、ontocomeringcuts[J]．InternationalJoumalofMachineToolDesign&Research．削参数的选择。1982，22(1)：7—12．表7叶片加工变形平均值方差分析表[3]BudakE，AltimasY，ArmaregoEJA．PredictionofmiBing来源平方和自由度均方F值分位数forcecoefficientsfromo~hogonalcuttingdata『J]．Journalof主轴转速0．342923O．11437．5l366．39进给量0．556933O．185

8、612．20276．39ManufacturingScienceandEngineering，1996，118：切削深度0．7622630．254116．70166．39216—224．切削宽度O．5916530．1972l2．963