整体叶盘线切割粗加工余量去除方法及专用夹具

摘要

本发明提出一种整体叶盘线切割粗加工余量去除方法及专用夹具，首先采用投影法计算整体叶盘毛坯旋转角度，其次将整体叶盘毛坯通过专用夹具安装在二坐标机床上，并根据步骤1得到的旋转角度对整体叶盘毛坯进行旋转，最后对旋转到位的整体叶盘毛坯进行线切割粗加工。本方法将传统的线切割加工原理应用到整体叶盘通道开槽中，由于电火花线切割加工中无切削力，加工振动变形问题影响很小，不存在刀具磨损问题，而且采用二坐标机床进行线切割的加工费用很低，使整体叶盘的加工费用降低50％以上。

主权项

一种整体叶盘线切割粗加工余量去除方法，其特征在于：采用以下步骤：步骤1：投影法计算整体叶盘毛坯旋转角度：步骤1.1：将构成一个通道的内轮毂面、叶盆、叶背型面进行等距偏置，其中偏置量为加工余量和线切割设备切割丝半径之和；提取叶盆偏置面、叶背偏置面上方两条边缘曲线构成曲面S₁，下方两条边缘曲线构成曲面S₂；步骤1.2：在曲面S₂上等参数离散M条U线和M条V线，M为奇数，取中间一条U线和中间一条V线的交点为P₀；在曲面S₁上等参数离散N条U线和N条V线，得到N条U线和N条V线的交点为P_ij(i,j＝0,1,2...N‑1)，点P₀、P_ij构成向量n_ij(i,j＝0,1,2...N‑1)；以n_ij为法矢做过点P₀的平面为S_pro；步骤1.3：将叶背偏置面、叶盆偏置面、通道间内轮毂面偏置面、毛坯圆曲面沿n_ij方向投影到S_pro上，得到围成的封闭区域为S_ij(i,j＝0,1,2...n)，S_ij面积为S_area；步骤1.4：搜索所有n_ij情况下的S_area中的最大值S_max，得到其对应的投影矢量为n₀；矢量n₀在整体叶盘模型坐标系中表示为[a,b,c]，整体叶盘模型坐标系为：整体叶盘回转轴为Z轴，从进气边到排气边的方向为Z轴正向，进气端轴端面圆心为坐标原点，回转轴径向方向为X轴；步骤1.5：取矢量[0,b,c]与矢量[0,0,d]的夹角α为整体叶盘毛坯绕X轴旋转的角度；将矢量n₀绕X轴旋转α，得到矢量n₀’，取矢量n₀’与矢量n₀的夹角β为整体叶盘毛坯绕Y轴旋转的角度；其中步骤2：将整体叶盘毛坯通过专用夹具安装在二坐标机床上，并根据步骤1得到的角度α和β对整体叶盘毛坯进行旋转；所述专用夹具包括调整整体叶盘毛坯在X轴向和Y轴向的正弦规、调整整体叶盘毛坯加工通道的分度盘以及支撑和压紧部件；支撑和压紧部件包括支撑柱、压板；整体叶盘毛坯固定在支撑柱一端，支撑柱另一端同轴穿过分度盘后与正弦规的第三基板轴承转动配合；分度盘通过压板约束在第三基板上，分度盘分为转盘和定盘，支撑柱与转盘过盈配合，与定盘间隙配合，转盘与定盘之间通过定位销定位；正弦规包括第三基板、第二基板、第一基板、第二量块、第一量块、第二支撑轴、第一支撑轴、第二滚动轴和第一滚动轴；其中第二基板、第二量块、第二支撑轴和第二滚动轴支撑第三基板，且用于调整整体叶盘毛坯的绕Y轴的旋转角度；其中第一基板、第一量块、第一支撑轴和第一滚动轴支撑第二基板，且用于调整整体叶盘毛坯的绕X轴的旋转角度；步骤3：对旋转到位的整体叶盘毛坯进行线切割粗加工。