钛合金圆弧榫齿高效精密加工技术研究

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钛合金宽弦空心风扇叶片作为先进航空涡扇发动机核心部件之一,其制造精度是影响发动机涵道比和推重比进一步提升的关键因素。圆弧榫齿是风扇叶片连接叶盘的重要结构形式,加工精度和表面质量对风扇叶片乃至涡扇发动机性能有着重要影响。当前,钛合金榫齿主要存在加工质量不稳定、生产效率低、产品报废率高以及刀具磨损严重等问题。为此,本课题开展了成型磨削和成型铣削加工钛合金试验,分别对提高工件轮廓精度、控制磨削烧伤以及切削振动等方面进行研究,实现了钛合金圆弧榫齿的高效精密加工。本文完成的主要工作如下:1、钛合金成型磨削试验研究中,通过分析砂轮形貌、修整效率,确定采用金刚石成形滚轮制作成形砂轮;综合分析磨削力、力比和磨削比,通过优化磨削行程与修整周期的关系,实现了工件轮廓精度的有效控制;分析了冷却条件、工艺参数对磨削比能、磨削温度的影响,提出控制磨削烧伤的对策及优化参数;最后进行工件表面完整性分析,并对优化参数进行了验证。2、钛合金成型铣削试验研究中,通过讨论刀具材料、切削参数对切削力的影响,结合切削力频域特性分析,优化了成型铣削钛合金的切削速度范围;研究了成型铣削钛合金时刀具的主要磨损、破损形式,并结合刀具耐用度制定了粗、精加工工艺参数;最后对精加工条件下工件表面完整性进行了分析。3、根据钛合金圆弧榫齿结构特点设计并制作了相应的试验工装和圆弧加工试件;依据某型风扇叶片圆弧榫齿加工技术要求和毛坯实际加工余量,采用优化的成型磨削、成型铣削工艺参数,进行了钛合金圆弧榫齿高效精密加工试验;最后对试件的轮廓精度和表面形貌进行了分析,验证了加工工艺的可行性。
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