薄壁葉片葉型多工序加工檢驗?zāi)Ｐ徒⒎椒?/h1>
2019-12-09 06:10:54藺小軍崔彤楊碧穎楊銳辛?xí)赠i
航空學(xué)報 2019年11期
藺小軍，崔彤，楊碧穎，楊銳，辛?xí)赠i
1.西北工業(yè)大學(xué) 機電學(xué)院，西安 710072 2.中國工程物理研究院 機械制造工藝研究所，綿陽 221116
葉片是航空發(fā)動機上的關(guān)鍵零部件，其加工質(zhì)量的好壞對發(fā)動機性能有著直接的影響。航空發(fā)動機風(fēng)扇、壓氣機葉片一般采用薄壁結(jié)構(gòu)；葉身型面多為自由曲面，具有彎掠特點；且材料采用鈦合金等難加工材料，在葉片加工時極易產(chǎn)生變形。因此減小薄壁葉片加工變形誤差是保證葉片加工質(zhì)量的關(guān)鍵問題。控制葉片加工變形的工藝方法有多種[1-2],其中加工變形誤差補償是最有效的方法之一。目前有許多學(xué)者對變形誤差補償進行了深入的研究。Wang和Sun[3]提出使用無干涉的刀具路徑來預(yù)測和補償葉片螺旋銑削過程中的變形誤差；Altintas等[4]針對高柔性渦輪葉片銑削中產(chǎn)生的變形導(dǎo)致葉片不合格問題，提出了葉片加工數(shù)字仿真與補償模型的建立方法；Ratchev等[5-6]提出集成切削力和變形模擬預(yù)測表面誤差的新方法，同時結(jié)合有限元分析技術(shù)開發(fā)出了薄壁零件切削加工模擬系統(tǒng)；Wang等[7-8]提出了基于在機測量技術(shù)的葉輪參數(shù)優(yōu)化方法，避免了重新裝夾產(chǎn)生的測量誤差。同時研究了薄壁零件在線測量和余量補償?shù)男路椒?，提高了薄壁葉片的加工精度；單晨偉等[9]針對數(shù)控加工中懸臂葉片的彎曲、扭轉(zhuǎn)變形等問題，提出一種非均勻余量剛度補償方法。目前的變形誤差補償研究都是針對單道工序開展的，特別是數(shù)控銑削工序的變形誤差補償技術(shù)，已經(jīng)有研究人員取得了相應(yīng)的成果[10-13]，但針對多工序的加工誤差補償技術(shù)尚未進行系統(tǒng)的研究。
數(shù)控加工是葉片制造中應(yīng)用最廣泛的一種加工方法，其中數(shù)控精銑+拋光+振動光飾+噴丸強化是典型的葉片型面加工工藝。隨著葉片加工技術(shù)的發(fā)展，葉片型面無余量加工已經(jīng)實現(xiàn)，即精銑工序后葉片型面不再留有加工余量，或只留0.01～0.02 mm的型面拋光量，后續(xù)拋光、振動光飾和噴丸強化工序只是提高葉片型面粗糙度和強化表面質(zhì)量。
國內(nèi)對葉片型面幾何精度的控制通常有兩種方法：第1種是只對數(shù)控精銑工序后葉片型面進行檢測，其檢驗?zāi)Ｐ筒捎美碚撃Ｐ?即圖紙要求的葉片模型)；第2種是對每道工序均進行檢測，且檢驗?zāi)Ｐ途捎美碚撃Ｐ?。這兩種做法都有可能造成檢驗結(jié)論的誤判。第1種方法可能出現(xiàn)數(shù)控精銑工序合格，而經(jīng)過后續(xù)工序加工葉片終檢超差的情況。因為葉片圖紙給出的是葉片型面最終允許的誤差，雖然精銑是形成葉片型面精度的主要工序，但不是最終工序，后續(xù)的拋光、振動光飾、噴丸等工序也會對葉片型面精度產(chǎn)生影響。所以用圖紙給出的誤差要求作為中間加工工序——精銑工序的檢驗要求會造成誤判。第2種方法可能出現(xiàn)中間工序不合格，通過后續(xù)工序可以彌補加工誤差而最終符合圖紙要求，但是會由于中間工序不合格而被提前判定為廢品。所以為了保證葉片加工工序合格且終檢合格，必須重新給出每道工序的檢驗?zāi)Ｐ突蚣庸ひ蟆?/p>
本文以薄壁葉片典型加工工藝數(shù)控銑削、拋光、振動光飾、噴丸強化為研究對象。通過分析多工序變形誤差規(guī)律，結(jié)合反變形誤差補償原理，提出了薄壁葉片多工序加工檢驗?zāi)Ｐ偷慕⒎椒ā?/p>
1 薄壁葉片加工工藝及變形誤差規(guī)律
1.1 葉片葉型誤差評價指標[14-15]
航空發(fā)動機葉片型面誤差評價參數(shù)主要包括葉片截面線參數(shù)和截面線形位誤差參數(shù)，工程上常給出圖1所示的葉片加工截面線公差示意圖。圖中：X、Y為直角坐標系，X方向為過發(fā)動機軸線的徑向面方向；U平行于弦線方向，V垂直于U交于積疊點；Rq為前緣半徑；Rh為后緣半徑；D為葉片最大厚度；a為葉片水平向弦長；b為葉片弦長；α為葉片方向角。通常加工技術(shù)要求允許各截面線相比理論截面線因變形而扭轉(zhuǎn)在±h內(nèi)。
葉片截面線參數(shù)主要包括：中弧線、弦長、弦傾角、緣頭半徑等。其中弦長是葉片截面線參數(shù)的固有屬性之一，能直觀反映出葉片的寬度大??；而葉片截面線形位誤差參數(shù)主要包括輪廓度、位置度和扭轉(zhuǎn)角。輪廓度誤差是葉片型面形狀評估指標中最常用的參數(shù)[16]。輪廓度指被測量物體實際輪廓相比理想狀態(tài)輪廓的變動情況。葉片型面輪廓度可分為前后緣輪廓度和葉盆葉背輪廓度，由于葉片緣頭對發(fā)動機氣流性能的影響十分明顯，因此在葉片設(shè)計中對前后緣輪廓度誤差要求更為嚴格。位置度主要指葉片截面積疊點的位置變化情況，其直接影響著葉片的彎曲變形。位置度誤差可表示為積疊點分別沿X、Y方向的移動量，當葉片發(fā)生彎曲變形時，需要測量每個截面積疊點的移動是否超出其公差帶范圍內(nèi)。扭轉(zhuǎn)誤差反映了葉片型面扭轉(zhuǎn)變形的情況，將葉片的測量截面線與理論截面線進行二維配準定位，若不存在誤差，則測量截面線與理論截面線應(yīng)完全重合，但實際工程中總會產(chǎn)生加工誤差，因此從葉片理論模型截面線沿積疊軸轉(zhuǎn)到測量模型截面線的旋轉(zhuǎn)量即為扭轉(zhuǎn)誤差。下文主要對葉片型面誤差評價參數(shù)中的輪廓度、位置度和扭轉(zhuǎn)等3個關(guān)鍵的表征參數(shù)進行研究分析。
圖1 葉片截面線公差Fig.1 Tolerance of blade section line
1.2 薄壁葉片加工工藝過程
薄壁葉片屬于復(fù)雜精密類零件，其加工與檢驗過程是一個復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程。葉片加工由多道工序完成，相關(guān)工況與前續(xù)工序的加工質(zhì)量會影響當前加工特征的完成質(zhì)量，通過加工特征的演變，誤差被傳遞，最終零件的質(zhì)量由全部工序的相互影響來決定。
葉片型面典型加工工藝如圖2所示，毛坯粗加工以快速切除毛坯余量為目的，控制葉片加工的形狀特點和尺寸大??；精加工以控制形狀和尺寸精度為目的，決定終檢葉片的表面質(zhì)量和形狀精度。其中精銑是形成葉片型面精度的主要工序，但不是保證最終加工質(zhì)量的最后工序[17]。后續(xù)的拋光、振動光飾、噴丸等工序是形成薄壁葉片最終質(zhì)量和表面完整性的重要工序，保證了葉片型面的最終加工質(zhì)量。其中拋光是利用磨料與工件表面不斷接觸來消除刀具加工后殘留的加工紋路，降低加工表面粗糙度；振動光飾[18]利用零件與研磨石相互研磨進行零件表面精整，獲得平整光澤加工表面；噴丸強化處理是利用高速運動彈丸流對金屬表面的沖擊，提高飛機零部件的表面完整性、可靠性和耐久性。因此對薄壁葉片面向多工序的加工工藝研究不僅要考慮精銑工序的加工誤差補償，還要考慮其余工序之間誤差的疊加與抵消情況。
圖2 葉片加工流程Fig.2 Flow chart of blade processing
1.3 多工序變形誤差規(guī)律分析
在保證工藝穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，各工序變形具有一定規(guī)律性,文獻[19]對葉片實際加工變形進行了詳細的分析。通過總結(jié)各工序相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律，從而對后續(xù)的誤差補償或修正奠定基礎(chǔ)。實驗采用薄壁葉片典型加工工藝對某型航空發(fā)動機Ⅱ級葉片進行批次加工，選擇17個葉片進行測量分析。采用三坐標測量機對葉片的7條截面線進行測量，截面線按等高法分布，從葉根至葉尖部位分別標記為截面線1～7，如圖3所示。測量機測頭半徑為1 mm，一條截面線測量400個數(shù)據(jù)點，前后緣分布較為密集，葉盆葉背分布比較稀疏。利用評價軟件對測量數(shù)據(jù)進行分析。最后從中挑選出6個代表性葉片的分析結(jié)果，求解各工序相關(guān)測量參數(shù)變形量的平均值。通過對各工序輪廓度、位置度、扭轉(zhuǎn)角、弦長參數(shù)變形量的統(tǒng)計計算，可以得到每道工序的變形誤差規(guī)律。
圖3 葉片截面線分布示意圖Fig.3 Diagram of blade section line distribution
在工藝穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，分析葉片在各個工序中每個參數(shù)的變形情況，得到葉片在該工序中具有共性變化的參數(shù)和參數(shù)變化規(guī)律，作為后續(xù)補償?shù)幕A(chǔ)。對沒有變化規(guī)律的參數(shù)，即隨機性和離散性較大的參數(shù)不做進一步分析。實驗中6個葉片樣本可以滿足統(tǒng)計各工序變形規(guī)律的要求。
數(shù)控精銑是保證葉片型面形狀的加工工藝過程。由于葉片各部位的剛度分布不均勻,從而導(dǎo)致葉身受力變形的規(guī)律性較差[20]，根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，數(shù)控精銑工序前后的輪廓度、位置度、弦長等表征參數(shù)變化量均值較大，但無明顯規(guī)律，而扭轉(zhuǎn)角的變化影響不大，如圖4(a)所示。
拋光工序是精銑后無余量加工中一道非常重要的工序，主要是為了消除銑削加工后殘留的刀具紋路，從而獲得較好的表面質(zhì)量。受拋光磨料的作用，葉型輪廓度影響較大，拋光后葉片變薄0.01～0.02 mm。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，拋光工序后葉盆輪廓度變化量離散程度較大且無明顯規(guī)律，弦長參數(shù)變化量較為穩(wěn)定，而對位置度、扭轉(zhuǎn)參數(shù)的影響較小，如圖4(b)所示。
振動光飾是改善加工表面應(yīng)力分布以及提高表面抗疲勞強度的加工過程。受磨料振動加工的作用，對葉片型面弦長參數(shù)影響最為明顯。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，輪廓度、位置度變化量無明顯規(guī)律，扭轉(zhuǎn)變化量較小，而弦長變化量逐漸減少。從-0.05 mm變化到-0.14 mm，如圖4(c)所示。
噴丸強化是葉片典型加工工藝中的最后一道工序，其主要形成一定厚度的加工強化層。受高速彈丸流的噴射作用，噴丸強化對扭轉(zhuǎn)參數(shù)的影響最為明顯。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，噴丸后扭轉(zhuǎn)角變化量逐漸減少，從-0.03°變化為-0.24°。而其他參數(shù)變化量較小且無明顯規(guī)律，如圖4(d)所示。
圖4 各工序變形規(guī)律Fig.4 Deformation law of each process
2 加工模型與檢驗?zāi)Ｐ偷慕⒎椒?/h2>2.1 誤差補償值的適用性判定原則
獲得參數(shù)變化規(guī)律后，需要確定各工序的誤差補償值。研究提出將多工序綜合加工變形誤差作為建立精銑加工模型的誤差補償值；將各工序加工前后參數(shù)變化量的均值作為建立各工序檢驗?zāi)Ｐ偷恼`差補償值。但測量數(shù)據(jù)通常來源于多個葉片，具有一定的隨機性和離散性。因此需要制定誤差補償值的適用性判定原則，利用該原則來判斷建立精銑加工模型和各工序檢驗?zāi)Ｐ偷恼`差補償值是否能夠補償。制定的判定原則有兩個，分別為離散程度原則和算數(shù)平均值大小原則。
離散程度原則要求在考慮工藝系統(tǒng)能力時，參數(shù)誤差值的最大變化范圍仍然小于給定的公差帶范圍。基于實測參數(shù)且考慮工藝系統(tǒng)加工能力下參數(shù)誤差值的范圍為
Q=[μ-3σ-kσ′，μ+3σ+kσ′]
(1)
式中：μ為數(shù)據(jù)的均值；σ為標準偏差；σ′為由工藝系統(tǒng)穩(wěn)定性求得的標準差；k可自定義取值3、4、5、6，默認為6。其中σ′由工序能力指數(shù)推導(dǎo)
σ′=min{(USL-μ),(μ-LSL)}/(3CPK)
(2)
式中：USL、LSL分別為參數(shù)的公差上下限；CPK為工序能力指數(shù)。
則離散程度原則可表示為
(μ+3σ+kσ′)-(μ-3σ-kσ′)=6σ+2kσ′≤
USL-LSL
(3)
|μ-(USL-LSL)|>(USL-LSL)/4
(4)
|μ|>(USL-LSL)/4
(5)
當誤差補償值滿足離散程度原則和算數(shù)平均值大小原則，則該誤差補償值可用于模型的修正和建立中;否則不能應(yīng)用于誤差補償之中。
2.2 數(shù)控精銑加工模型的建立
數(shù)控精銑的加工模型是指在數(shù)控編程時采用的數(shù)字模型[21]，即根據(jù)三維實體模型進行數(shù)控編程。精銑加工模型對葉片的最終型面質(zhì)量影響甚大，所以對精銑加工模型的變形誤差補償尤為重要。建立加工模型是根據(jù)加工誤差對理論模型修正得到，將數(shù)控精銑、拋光、振動光飾、噴丸強化等4個工序的加工誤差看作一個整體誤差對精銑加工模型進行變形誤差補償。假定加工過程中輪廓度、位置度、扭轉(zhuǎn)角的誤差補償值分別用F、E、H表示，則數(shù)控精銑加工模型的誤差補償量ε可表示為ε=[FEH]。數(shù)控精銑的加工補償值是各工序加工誤差的累加，其表達式為
(6)
式中：i=1, 2, 3, 4；依次表示4個工序，分別為數(shù)控精銑、拋光、振動光飾、噴丸強化
當獲得的整體變形誤差值滿足2.1節(jié)的兩大判定原則后。利用反變形誤差補償原理[22]對精銑加工模型進行修正，即根據(jù)測量獲得的零件加工表面相關(guān)參數(shù)的誤差值來修正加工模型，其補償原理如圖5所示。
圖5 反變形補償原理Fig.5 Inverse deformation compensation principle
在不改變原有的典型加工工藝流程的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述分析可以建立精銑加工模型誤差補償流程，如圖6所示。其中h為經(jīng)驗值，第1次補償時h=0；若補償后加工零件的誤差值仍不滿足公差要求，則可根據(jù)加工經(jīng)驗調(diào)整h值。直到滿足葉片加工要求，即可根據(jù)補償后的加工模型修正加工程序。
圖6 精銑加工模型建立流程Fig.6 Flow chart for establishing machining model for finishing milling
2.3 工序檢驗?zāi)Ｐ偷慕?/h3>
檢驗?zāi)Ｐ褪怯脕碓u價零件實際狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)的偏差。在葉片生產(chǎn)中，為了判斷加工工序是否合格，必須進行工序檢驗。目前工程上普遍采用理論模型作為工序的檢驗?zāi)Ｐ?，其可能?dǎo)致工序合格而終檢超差的結(jié)果。為了確保工序合格且終檢合格，需要對各工序的檢驗?zāi)Ｐ妥龀鲂拚?。檢驗?zāi)Ｐ陀衫碚摻孛婢€和公差要求組成，建立工序檢驗?zāi)Ｐ途褪且罁?jù)各后續(xù)工序變形情況對理論模型或公差(偏差)修正得到。
以理想狀態(tài)下某葉片截面線的前緣為例。為了保證噴丸后即終檢時葉片型面質(zhì)量合格，由于噴丸過程中葉片變形，就要使光飾后的葉片與理論模型有一定偏差量，如圖7所示。且偏差值為噴丸產(chǎn)生的加工變形誤差，因此振動光飾工序的檢驗?zāi)Ｐ蛻?yīng)受噴丸變形量的影響。以此類推，拋光的檢驗?zāi)Ｐ蛻?yīng)受光飾和噴丸工序變形量累加的影響，而數(shù)控精銑的檢驗?zāi)Ｐ褪芎罄m(xù)拋光、振動光飾及噴丸工序的加工變形量累加的影響。
圖7 理想狀態(tài)下葉片前緣檢驗?zāi)Ｐ蛯Ρ菷ig.7 Comparison of inspection models for leading edge of blade under ideal conditions
根據(jù)以上分析，基于“倒推”思想可以得出各工序檢驗?zāi)Ｐ偷慕⒘鞒?，如圖8所示。利用反變形誤差補償原理即可計算出各工序誤差補償后的檢驗?zāi)Ｐ?。噴丸為最終工序，其檢驗?zāi)Ｐ蜑槔碚撃Ｐ?；振動光飾的檢驗?zāi)Ｐ陀蓢娡枳冃握`差補償?shù)浇K檢的檢驗?zāi)Ｐ蜕纤?；拋光的檢驗?zāi)Ｐ陀晒怙椬冃握`差和噴丸變形誤差的累加補償?shù)浇K檢的檢驗?zāi)Ｐ蜕纤茫布礊楣怙椬冃握`差補償?shù)秸駝庸怙椀臋z驗?zāi)Ｐ蜕?；?shù)控精銑的檢驗?zāi)Ｐ陀蓲伖庾冃握`差、光飾變形誤差和噴丸變形誤差的累加補償?shù)浇K檢的檢驗?zāi)Ｐ蜕纤?，即拋光變形誤差補償?shù)綊伖獾臋z驗?zāi)Ｐ蜕稀?/p>
圖8 各工序檢驗?zāi)Ｐ徒⒘鞒蘁ig.8 Flow chart for establishing inspection model for each process
當各工序的變形誤差值滿足2.1節(jié)的兩大判定原則后，即可對各工序的檢驗?zāi)Ｐ瓦M行修正。由于噴丸為最終工序，其檢驗?zāi)Ｐ蜑槔碚撃Ｐ停礄z驗?zāi)Ｐ偷男拚禐?。假定其余工序檢驗?zāi)Ｐ托拚禐镻={F,E,H}，其中F、E、H可由式(6)所得。當計算振動光飾檢驗?zāi)Ｐ偷男拚禃r，取i=4；當計算拋光檢驗?zāi)Ｐ偷男拚禃r，取i=3，4；當計算數(shù)控精銑檢驗?zāi)Ｐ托拚禃r，取i=2，3，4。即可獲得各工序檢驗?zāi)Ｐ偷男拚怠?/p>
結(jié)合1.3節(jié)各工序變形誤差規(guī)律分析，噴丸工序的檢驗?zāi)Ｐ蜑樽罱K的理論檢驗?zāi)Ｐ?，振動光飾的檢驗?zāi)Ｐ拖啾葒娡璧臋z驗?zāi)Ｐ椭饕獣a(chǎn)生扭轉(zhuǎn)補償變化，拋光的檢驗?zāi)Ｐ拖啾日駝庸怙椀臋z驗?zāi)Ｐ蜁a(chǎn)生弦長補償變化，最后精銑的檢驗?zāi)Ｐ拖啾葤伖鈾z驗?zāi)Ｐ椭饕獣a(chǎn)生弦長補償變化和較小的扭轉(zhuǎn)補償變化。通過計算其相關(guān)表征參數(shù)的變化量及數(shù)據(jù)規(guī)律原則判斷后，可以做出變形誤差補償后的各工序檢驗?zāi)Ｐ?。其檢驗?zāi)Ｐ偷雀叩慕孛婢€變形補償對比如圖9所示。
圖9 各工序檢驗?zāi)Ｐ妥冃窝a償對比Fig.9 Comparison of deformation compensation of inspection model for each process
3 實例驗證
以某型號航空發(fā)動機壓氣機Ⅱ級葉片的扭轉(zhuǎn)角參數(shù)為例進行實驗驗證。工程設(shè)計圖紙上給出的扭轉(zhuǎn)角的公差帶為±0.167°(±10.02′)。
從粗加工后的批次葉片中隨機挑選兩組樣件，樣件Ⅰ組(包括11號、12號、13號葉片)以及樣件Ⅱ組(包括21號、22號、23號葉片)。計算出數(shù)控銑削加工模型的扭轉(zhuǎn)角的誤差補償值及各工序檢驗?zāi)Ｐ偷呐まD(zhuǎn)角的誤差補償值。
首先計算扭轉(zhuǎn)參數(shù)誤差補償值是否滿足兩大判定原則。由實驗測量數(shù)據(jù)可計算出均值μ、標準差σ分別為
(7)
(8)
已知工藝系統(tǒng)的工序能力指數(shù)CPK為1.67，結(jié)合式(2)計算可得σ′=0.014 0。取k值為6，則由式(1)計算出基于實測數(shù)據(jù)且加工能力最壞的情況下扭轉(zhuǎn)參數(shù)范圍Q=[-0.198 4,0.004 4]。
已知該批次葉片扭轉(zhuǎn)角公差帶的范圍為0.334°，由式(3)可知滿足離散程度原則，即
0.004 4°-(-0.198 4°)=0.202 8°≤0.334°
同時由式(4)可知滿足算數(shù)平均值大小原則：
|(-0.097°)-0.334°|>0.083 5°
通過以上計算，可知該批次葉片扭轉(zhuǎn)參數(shù)的誤差補償值滿足2.1節(jié)的兩大適用性判定原則，即可進行扭轉(zhuǎn)參數(shù)的誤差補償。分別建立扭轉(zhuǎn)參數(shù)補償后的數(shù)控銑削加工模型和各工序的檢驗?zāi)Ｐ?。最后按照?中給出的加工檢驗條件分別對樣件Ⅰ組和Ⅱ組的葉片進行加工與檢驗。
采用典型加工工藝過程按照條件1、2加工兩組樣件后，使用三坐標測量機對樣件Ⅰ、Ⅱ兩組葉片分別進行測量，獲得各組葉片的7條截面線數(shù)據(jù)。再用評價軟件計算各截面線的扭轉(zhuǎn)角參數(shù)值，判斷是否滿足檢驗要求達到質(zhì)量合格標準。
表1 加工檢驗條件Table 1 Conditions for processing and inspection
依照條件1加工樣件Ⅰ組后，各工序扭轉(zhuǎn)角測量結(jié)果如圖10所示。從圖中可知數(shù)控精銑、拋光、振動光飾等工序都滿足扭轉(zhuǎn)誤差的要求，但噴丸強化工序后的扭轉(zhuǎn)誤差超差，從而導(dǎo)致葉片終檢不合格，該組樣件葉片質(zhì)量不達標。
圖10 銑削工序補償后各工序扭轉(zhuǎn)參數(shù)Fig.10 Torsion parameters of each process after milling process compensation
依照條件2加工樣件Ⅱ組后，修正后的檢驗?zāi)Ｐ凸顜Ш透鞴ば蚺まD(zhuǎn)誤差測量結(jié)果如圖11所示，從圖中分析可知：在條件2的加工檢驗條件下，各工序的檢驗均合格，葉片質(zhì)量最終達標。
通過實例驗證可知，所提出的加工檢驗條件有效地提高了葉片的加工質(zhì)量，降低了葉片成品的廢品率，保證了葉片工序檢驗的合格及終檢的合格。
4 結(jié) 論
1) 以航空發(fā)動機薄壁葉片型面數(shù)控銑削、拋光、振動光飾、噴丸強化的典型加工工藝為研究對象，提出了一種面向多工序的加工變形誤差補償方法。
2) 分析了各工序的加工變形誤差規(guī)律，制定了補償值的數(shù)據(jù)規(guī)律原則，結(jié)合反變形誤差補償技術(shù)，提出了數(shù)控精銑工序加工模型的建立方法。
圖11 多工序補償后各工序扭轉(zhuǎn)參數(shù)Fig.11 Torsional parameters of each process after multi-stage compensation
同時在考慮各工序加工變形誤差補償?shù)幕A(chǔ)上，建立了評價各工序加工的檢驗?zāi)Ｐ?/p>
3) 通過實例證明了該方法的有效性。所提方法已經(jīng)應(yīng)用于某航空發(fā)動機公司某型葉片的加工中，該方法有效地提高了葉片的加工質(zhì)量、降低了葉片成品的廢品率和加工成本。
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藺小軍，崔彤，楊碧穎，楊銳，辛?xí)赠i
1.西北工業(yè)大學(xué) 機電學(xué)院，西安 710072 2.中國工程物理研究院 機械制造工藝研究所，綿陽 221116
葉片是航空發(fā)動機上的關(guān)鍵零部件，其加工質(zhì)量的好壞對發(fā)動機性能有著直接的影響。航空發(fā)動機風(fēng)扇、壓氣機葉片一般采用薄壁結(jié)構(gòu)；葉身型面多為自由曲面，具有彎掠特點；且材料采用鈦合金等難加工材料，在葉片加工時極易產(chǎn)生變形。因此減小薄壁葉片加工變形誤差是保證葉片加工質(zhì)量的關(guān)鍵問題。控制葉片加工變形的工藝方法有多種[1-2],其中加工變形誤差補償是最有效的方法之一。目前有許多學(xué)者對變形誤差補償進行了深入的研究。Wang和Sun[3]提出使用無干涉的刀具路徑來預(yù)測和補償葉片螺旋銑削過程中的變形誤差；Altintas等[4]針對高柔性渦輪葉片銑削中產(chǎn)生的變形導(dǎo)致葉片不合格問題，提出了葉片加工數(shù)字仿真與補償模型的建立方法；Ratchev等[5-6]提出集成切削力和變形模擬預(yù)測表面誤差的新方法，同時結(jié)合有限元分析技術(shù)開發(fā)出了薄壁零件切削加工模擬系統(tǒng)；Wang等[7-8]提出了基于在機測量技術(shù)的葉輪參數(shù)優(yōu)化方法，避免了重新裝夾產(chǎn)生的測量誤差。同時研究了薄壁零件在線測量和余量補償?shù)男路椒?，提高了薄壁葉片的加工精度；單晨偉等[9]針對數(shù)控加工中懸臂葉片的彎曲、扭轉(zhuǎn)變形等問題，提出一種非均勻余量剛度補償方法。目前的變形誤差補償研究都是針對單道工序開展的，特別是數(shù)控銑削工序的變形誤差補償技術(shù)，已經(jīng)有研究人員取得了相應(yīng)的成果[10-13]，但針對多工序的加工誤差補償技術(shù)尚未進行系統(tǒng)的研究。
數(shù)控加工是葉片制造中應(yīng)用最廣泛的一種加工方法，其中數(shù)控精銑+拋光+振動光飾+噴丸強化是典型的葉片型面加工工藝。隨著葉片加工技術(shù)的發(fā)展，葉片型面無余量加工已經(jīng)實現(xiàn)，即精銑工序后葉片型面不再留有加工余量，或只留0.01～0.02 mm的型面拋光量，后續(xù)拋光、振動光飾和噴丸強化工序只是提高葉片型面粗糙度和強化表面質(zhì)量。
國內(nèi)對葉片型面幾何精度的控制通常有兩種方法：第1種是只對數(shù)控精銑工序后葉片型面進行檢測，其檢驗?zāi)Ｐ筒捎美碚撃Ｐ?即圖紙要求的葉片模型)；第2種是對每道工序均進行檢測，且檢驗?zāi)Ｐ途捎美碚撃Ｐ?。這兩種做法都有可能造成檢驗結(jié)論的誤判。第1種方法可能出現(xiàn)數(shù)控精銑工序合格，而經(jīng)過后續(xù)工序加工葉片終檢超差的情況。因為葉片圖紙給出的是葉片型面最終允許的誤差，雖然精銑是形成葉片型面精度的主要工序，但不是最終工序，后續(xù)的拋光、振動光飾、噴丸等工序也會對葉片型面精度產(chǎn)生影響。所以用圖紙給出的誤差要求作為中間加工工序——精銑工序的檢驗要求會造成誤判。第2種方法可能出現(xiàn)中間工序不合格，通過后續(xù)工序可以彌補加工誤差而最終符合圖紙要求，但是會由于中間工序不合格而被提前判定為廢品。所以為了保證葉片加工工序合格且終檢合格，必須重新給出每道工序的檢驗?zāi)Ｐ突蚣庸ひ蟆?/p>
本文以薄壁葉片典型加工工藝數(shù)控銑削、拋光、振動光飾、噴丸強化為研究對象。通過分析多工序變形誤差規(guī)律，結(jié)合反變形誤差補償原理，提出了薄壁葉片多工序加工檢驗?zāi)Ｐ偷慕⒎椒ā?/p>
1 薄壁葉片加工工藝及變形誤差規(guī)律
1.1 葉片葉型誤差評價指標[14-15]
航空發(fā)動機葉片型面誤差評價參數(shù)主要包括葉片截面線參數(shù)和截面線形位誤差參數(shù)，工程上常給出圖1所示的葉片加工截面線公差示意圖。圖中：X、Y為直角坐標系，X方向為過發(fā)動機軸線的徑向面方向；U平行于弦線方向，V垂直于U交于積疊點；Rq為前緣半徑；Rh為后緣半徑；D為葉片最大厚度；a為葉片水平向弦長；b為葉片弦長；α為葉片方向角。通常加工技術(shù)要求允許各截面線相比理論截面線因變形而扭轉(zhuǎn)在±h內(nèi)。
葉片截面線參數(shù)主要包括：中弧線、弦長、弦傾角、緣頭半徑等。其中弦長是葉片截面線參數(shù)的固有屬性之一，能直觀反映出葉片的寬度大??；而葉片截面線形位誤差參數(shù)主要包括輪廓度、位置度和扭轉(zhuǎn)角。輪廓度誤差是葉片型面形狀評估指標中最常用的參數(shù)[16]。輪廓度指被測量物體實際輪廓相比理想狀態(tài)輪廓的變動情況。葉片型面輪廓度可分為前后緣輪廓度和葉盆葉背輪廓度，由于葉片緣頭對發(fā)動機氣流性能的影響十分明顯，因此在葉片設(shè)計中對前后緣輪廓度誤差要求更為嚴格。位置度主要指葉片截面積疊點的位置變化情況，其直接影響著葉片的彎曲變形。位置度誤差可表示為積疊點分別沿X、Y方向的移動量，當葉片發(fā)生彎曲變形時，需要測量每個截面積疊點的移動是否超出其公差帶范圍內(nèi)。扭轉(zhuǎn)誤差反映了葉片型面扭轉(zhuǎn)變形的情況，將葉片的測量截面線與理論截面線進行二維配準定位，若不存在誤差，則測量截面線與理論截面線應(yīng)完全重合，但實際工程中總會產(chǎn)生加工誤差，因此從葉片理論模型截面線沿積疊軸轉(zhuǎn)到測量模型截面線的旋轉(zhuǎn)量即為扭轉(zhuǎn)誤差。下文主要對葉片型面誤差評價參數(shù)中的輪廓度、位置度和扭轉(zhuǎn)等3個關(guān)鍵的表征參數(shù)進行研究分析。
圖1 葉片截面線公差Fig.1 Tolerance of blade section line
1.2 薄壁葉片加工工藝過程
薄壁葉片屬于復(fù)雜精密類零件，其加工與檢驗過程是一個復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程。葉片加工由多道工序完成，相關(guān)工況與前續(xù)工序的加工質(zhì)量會影響當前加工特征的完成質(zhì)量，通過加工特征的演變，誤差被傳遞，最終零件的質(zhì)量由全部工序的相互影響來決定。
葉片型面典型加工工藝如圖2所示，毛坯粗加工以快速切除毛坯余量為目的，控制葉片加工的形狀特點和尺寸大??；精加工以控制形狀和尺寸精度為目的，決定終檢葉片的表面質(zhì)量和形狀精度。其中精銑是形成葉片型面精度的主要工序，但不是保證最終加工質(zhì)量的最后工序[17]。后續(xù)的拋光、振動光飾、噴丸等工序是形成薄壁葉片最終質(zhì)量和表面完整性的重要工序，保證了葉片型面的最終加工質(zhì)量。其中拋光是利用磨料與工件表面不斷接觸來消除刀具加工后殘留的加工紋路，降低加工表面粗糙度；振動光飾[18]利用零件與研磨石相互研磨進行零件表面精整，獲得平整光澤加工表面；噴丸強化處理是利用高速運動彈丸流對金屬表面的沖擊，提高飛機零部件的表面完整性、可靠性和耐久性。因此對薄壁葉片面向多工序的加工工藝研究不僅要考慮精銑工序的加工誤差補償，還要考慮其余工序之間誤差的疊加與抵消情況。
圖2 葉片加工流程Fig.2 Flow chart of blade processing
1.3 多工序變形誤差規(guī)律分析
在保證工藝穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，各工序變形具有一定規(guī)律性,文獻[19]對葉片實際加工變形進行了詳細的分析。通過總結(jié)各工序相關(guān)參數(shù)的變化規(guī)律，從而對后續(xù)的誤差補償或修正奠定基礎(chǔ)。實驗采用薄壁葉片典型加工工藝對某型航空發(fā)動機Ⅱ級葉片進行批次加工，選擇17個葉片進行測量分析。采用三坐標測量機對葉片的7條截面線進行測量，截面線按等高法分布，從葉根至葉尖部位分別標記為截面線1～7，如圖3所示。測量機測頭半徑為1 mm，一條截面線測量400個數(shù)據(jù)點，前后緣分布較為密集，葉盆葉背分布比較稀疏。利用評價軟件對測量數(shù)據(jù)進行分析。最后從中挑選出6個代表性葉片的分析結(jié)果，求解各工序相關(guān)測量參數(shù)變形量的平均值。通過對各工序輪廓度、位置度、扭轉(zhuǎn)角、弦長參數(shù)變形量的統(tǒng)計計算，可以得到每道工序的變形誤差規(guī)律。
圖3 葉片截面線分布示意圖Fig.3 Diagram of blade section line distribution
在工藝穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，分析葉片在各個工序中每個參數(shù)的變形情況，得到葉片在該工序中具有共性變化的參數(shù)和參數(shù)變化規(guī)律，作為后續(xù)補償?shù)幕A(chǔ)。對沒有變化規(guī)律的參數(shù)，即隨機性和離散性較大的參數(shù)不做進一步分析。實驗中6個葉片樣本可以滿足統(tǒng)計各工序變形規(guī)律的要求。
數(shù)控精銑是保證葉片型面形狀的加工工藝過程。由于葉片各部位的剛度分布不均勻,從而導(dǎo)致葉身受力變形的規(guī)律性較差[20]，根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，數(shù)控精銑工序前后的輪廓度、位置度、弦長等表征參數(shù)變化量均值較大，但無明顯規(guī)律，而扭轉(zhuǎn)角的變化影響不大，如圖4(a)所示。
拋光工序是精銑后無余量加工中一道非常重要的工序，主要是為了消除銑削加工后殘留的刀具紋路，從而獲得較好的表面質(zhì)量。受拋光磨料的作用，葉型輪廓度影響較大，拋光后葉片變薄0.01～0.02 mm。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，拋光工序后葉盆輪廓度變化量離散程度較大且無明顯規(guī)律，弦長參數(shù)變化量較為穩(wěn)定，而對位置度、扭轉(zhuǎn)參數(shù)的影響較小，如圖4(b)所示。
振動光飾是改善加工表面應(yīng)力分布以及提高表面抗疲勞強度的加工過程。受磨料振動加工的作用，對葉片型面弦長參數(shù)影響最為明顯。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，輪廓度、位置度變化量無明顯規(guī)律，扭轉(zhuǎn)變化量較小，而弦長變化量逐漸減少。從-0.05 mm變化到-0.14 mm，如圖4(c)所示。
噴丸強化是葉片典型加工工藝中的最后一道工序，其主要形成一定厚度的加工強化層。受高速彈丸流的噴射作用，噴丸強化對扭轉(zhuǎn)參數(shù)的影響最為明顯。根據(jù)數(shù)據(jù)分析可知，噴丸后扭轉(zhuǎn)角變化量逐漸減少，從-0.03°變化為-0.24°。而其他參數(shù)變化量較小且無明顯規(guī)律，如圖4(d)所示。
圖4 各工序變形規(guī)律Fig.4 Deformation law of each process
2 加工模型與檢驗?zāi)Ｐ偷慕⒎椒?/h2>2.1 誤差補償值的適用性判定原則
獲得參數(shù)變化規(guī)律后，需要確定各工序的誤差補償值。研究提出將多工序綜合加工變形誤差作為建立精銑加工模型的誤差補償值；將各工序加工前后參數(shù)變化量的均值作為建立各工序檢驗?zāi)Ｐ偷恼`差補償值。但測量數(shù)據(jù)通常來源于多個葉片，具有一定的隨機性和離散性。因此需要制定誤差補償值的適用性判定原則，利用該原則來判斷建立精銑加工模型和各工序檢驗?zāi)Ｐ偷恼`差補償值是否能夠補償。制定的判定原則有兩個，分別為離散程度原則和算數(shù)平均值大小原則。
離散程度原則要求在考慮工藝系統(tǒng)能力時，參數(shù)誤差值的最大變化范圍仍然小于給定的公差帶范圍。基于實測參數(shù)且考慮工藝系統(tǒng)加工能力下參數(shù)誤差值的范圍為
Q=[μ-3σ-kσ′，μ+3σ+kσ′]
(1)
式中：μ為數(shù)據(jù)的均值；σ為標準偏差；σ′為由工藝系統(tǒng)穩(wěn)定性求得的標準差；k可自定義取值3、4、5、6，默認為6。其中σ′由工序能力指數(shù)推導(dǎo)
σ′=min{(USL-μ),(μ-LSL)}/(3CPK)
(2)
式中：USL、LSL分別為參數(shù)的公差上下限；CPK為工序能力指數(shù)。
則離散程度原則可表示為
(μ+3σ+kσ′)-(μ-3σ-kσ′)=6σ+2kσ′≤
USL-LSL
(3)
|μ-(USL-LSL)|>(USL-LSL)/4
(4)
|μ|>(USL-LSL)/4
(5)
當誤差補償值滿足離散程度原則和算數(shù)平均值大小原則，則該誤差補償值可用于模型的修正和建立中;否則不能應(yīng)用于誤差補償之中。
2.2 數(shù)控精銑加工模型的建立
數(shù)控精銑的加工模型是指在數(shù)控編程時采用的數(shù)字模型[21]，即根據(jù)三維實體模型進行數(shù)控編程。精銑加工模型對葉片的最終型面質(zhì)量影響甚大，所以對精銑加工模型的變形誤差補償尤為重要。建立加工模型是根據(jù)加工誤差對理論模型修正得到，將數(shù)控精銑、拋光、振動光飾、噴丸強化等4個工序的加工誤差看作一個整體誤差對精銑加工模型進行變形誤差補償。假定加工過程中輪廓度、位置度、扭轉(zhuǎn)角的誤差補償值分別用F、E、H表示，則數(shù)控精銑加工模型的誤差補償量ε可表示為ε=[FEH]。數(shù)控精銑的加工補償值是各工序加工誤差的累加，其表達式為
(6)
式中：i=1, 2, 3, 4；依次表示4個工序，分別為數(shù)控精銑、拋光、振動光飾、噴丸強化
當獲得的整體變形誤差值滿足2.1節(jié)的兩大判定原則后。利用反變形誤差補償原理[22]對精銑加工模型進行修正，即根據(jù)測量獲得的零件加工表面相關(guān)參數(shù)的誤差值來修正加工模型，其補償原理如圖5所示。
圖5 反變形補償原理Fig.5 Inverse deformation compensation principle
在不改變原有的典型加工工藝流程的基礎(chǔ)上，根據(jù)上述分析可以建立精銑加工模型誤差補償流程，如圖6所示。其中h為經(jīng)驗值，第1次補償時h=0；若補償后加工零件的誤差值仍不滿足公差要求，則可根據(jù)加工經(jīng)驗調(diào)整h值。直到滿足葉片加工要求，即可根據(jù)補償后的加工模型修正加工程序。
圖6 精銑加工模型建立流程Fig.6 Flow chart for establishing machining model for finishing milling
2.3 工序檢驗?zāi)Ｐ偷慕?/h3>
檢驗?zāi)Ｐ褪怯脕碓u價零件實際狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)的偏差。在葉片生產(chǎn)中，為了判斷加工工序是否合格，必須進行工序檢驗。目前工程上普遍采用理論模型作為工序的檢驗?zāi)Ｐ?，其可能?dǎo)致工序合格而終檢超差的結(jié)果。為了確保工序合格且終檢合格，需要對各工序的檢驗?zāi)Ｐ妥龀鲂拚?。檢驗?zāi)Ｐ陀衫碚摻孛婢€和公差要求組成，建立工序檢驗?zāi)Ｐ途褪且罁?jù)各后續(xù)工序變形情況對理論模型或公差(偏差)修正得到。
以理想狀態(tài)下某葉片截面線的前緣為例。為了保證噴丸后即終檢時葉片型面質(zhì)量合格，由于噴丸過程中葉片變形，就要使光飾后的葉片與理論模型有一定偏差量，如圖7所示。且偏差值為噴丸產(chǎn)生的加工變形誤差，因此振動光飾工序的檢驗?zāi)Ｐ蛻?yīng)受噴丸變形量的影響。以此類推，拋光的檢驗?zāi)Ｐ蛻?yīng)受光飾和噴丸工序變形量累加的影響，而數(shù)控精銑的檢驗?zāi)Ｐ褪芎罄m(xù)拋光、振動光飾及噴丸工序的加工變形量累加的影響。
圖7 理想狀態(tài)下葉片前緣檢驗?zāi)Ｐ蛯Ρ菷ig.7 Comparison of inspection models for leading edge of blade under ideal conditions
根據(jù)以上分析，基于“倒推”思想可以得出各工序檢驗?zāi)Ｐ偷慕⒘鞒?，如圖8所示。利用反變形誤差補償原理即可計算出各工序誤差補償后的檢驗?zāi)Ｐ?。噴丸為最終工序，其檢驗?zāi)Ｐ蜑槔碚撃Ｐ?；振動光飾的檢驗?zāi)Ｐ陀蓢娡枳冃握`差補償?shù)浇K檢的檢驗?zāi)Ｐ蜕纤?；拋光的檢驗?zāi)Ｐ陀晒怙椬冃握`差和噴丸變形誤差的累加補償?shù)浇K檢的檢驗?zāi)Ｐ蜕纤茫布礊楣怙椬冃握`差補償?shù)秸駝庸怙椀臋z驗?zāi)Ｐ蜕?；?shù)控精銑的檢驗?zāi)Ｐ陀蓲伖庾冃握`差、光飾變形誤差和噴丸變形誤差的累加補償?shù)浇K檢的檢驗?zāi)Ｐ蜕纤?，即拋光變形誤差補償?shù)綊伖獾臋z驗?zāi)Ｐ蜕稀?/p>
圖8 各工序檢驗?zāi)Ｐ徒⒘鞒蘁ig.8 Flow chart for establishing inspection model for each process
當各工序的變形誤差值滿足2.1節(jié)的兩大判定原則后，即可對各工序的檢驗?zāi)Ｐ瓦M行修正。由于噴丸為最終工序，其檢驗?zāi)Ｐ蜑槔碚撃Ｐ停礄z驗?zāi)Ｐ偷男拚禐?。假定其余工序檢驗?zāi)Ｐ托拚禐镻={F,E,H}，其中F、E、H可由式(6)所得。當計算振動光飾檢驗?zāi)Ｐ偷男拚禃r，取i=4；當計算拋光檢驗?zāi)Ｐ偷男拚禃r，取i=3，4；當計算數(shù)控精銑檢驗?zāi)Ｐ托拚禃r，取i=2，3，4。即可獲得各工序檢驗?zāi)Ｐ偷男拚怠?/p>
結(jié)合1.3節(jié)各工序變形誤差規(guī)律分析，噴丸工序的檢驗?zāi)Ｐ蜑樽罱K的理論檢驗?zāi)Ｐ?，振動光飾的檢驗?zāi)Ｐ拖啾葒娡璧臋z驗?zāi)Ｐ椭饕獣a(chǎn)生扭轉(zhuǎn)補償變化，拋光的檢驗?zāi)Ｐ拖啾日駝庸怙椀臋z驗?zāi)Ｐ蜁a(chǎn)生弦長補償變化，最后精銑的檢驗?zāi)Ｐ拖啾葤伖鈾z驗?zāi)Ｐ椭饕獣a(chǎn)生弦長補償變化和較小的扭轉(zhuǎn)補償變化。通過計算其相關(guān)表征參數(shù)的變化量及數(shù)據(jù)規(guī)律原則判斷后，可以做出變形誤差補償后的各工序檢驗?zāi)Ｐ?。其檢驗?zāi)Ｐ偷雀叩慕孛婢€變形補償對比如圖9所示。
圖9 各工序檢驗?zāi)Ｐ妥冃窝a償對比Fig.9 Comparison of deformation compensation of inspection model for each process
3 實例驗證
以某型號航空發(fā)動機壓氣機Ⅱ級葉片的扭轉(zhuǎn)角參數(shù)為例進行實驗驗證。工程設(shè)計圖紙上給出的扭轉(zhuǎn)角的公差帶為±0.167°(±10.02′)。
從粗加工后的批次葉片中隨機挑選兩組樣件，樣件Ⅰ組(包括11號、12號、13號葉片)以及樣件Ⅱ組(包括21號、22號、23號葉片)。計算出數(shù)控銑削加工模型的扭轉(zhuǎn)角的誤差補償值及各工序檢驗?zāi)Ｐ偷呐まD(zhuǎn)角的誤差補償值。
首先計算扭轉(zhuǎn)參數(shù)誤差補償值是否滿足兩大判定原則。由實驗測量數(shù)據(jù)可計算出均值μ、標準差σ分別為
(7)
(8)
已知工藝系統(tǒng)的工序能力指數(shù)CPK為1.67，結(jié)合式(2)計算可得σ′=0.014 0。取k值為6，則由式(1)計算出基于實測數(shù)據(jù)且加工能力最壞的情況下扭轉(zhuǎn)參數(shù)范圍Q=[-0.198 4,0.004 4]。
已知該批次葉片扭轉(zhuǎn)角公差帶的范圍為0.334°，由式(3)可知滿足離散程度原則，即
0.004 4°-(-0.198 4°)=0.202 8°≤0.334°
同時由式(4)可知滿足算數(shù)平均值大小原則：
|(-0.097°)-0.334°|>0.083 5°
通過以上計算，可知該批次葉片扭轉(zhuǎn)參數(shù)的誤差補償值滿足2.1節(jié)的兩大適用性判定原則，即可進行扭轉(zhuǎn)參數(shù)的誤差補償。分別建立扭轉(zhuǎn)參數(shù)補償后的數(shù)控銑削加工模型和各工序的檢驗?zāi)Ｐ?。最后按照?中給出的加工檢驗條件分別對樣件Ⅰ組和Ⅱ組的葉片進行加工與檢驗。
采用典型加工工藝過程按照條件1、2加工兩組樣件后，使用三坐標測量機對樣件Ⅰ、Ⅱ兩組葉片分別進行測量，獲得各組葉片的7條截面線數(shù)據(jù)。再用評價軟件計算各截面線的扭轉(zhuǎn)角參數(shù)值，判斷是否滿足檢驗要求達到質(zhì)量合格標準。
表1 加工檢驗條件Table 1 Conditions for processing and inspection
依照條件1加工樣件Ⅰ組后，各工序扭轉(zhuǎn)角測量結(jié)果如圖10所示。從圖中可知數(shù)控精銑、拋光、振動光飾等工序都滿足扭轉(zhuǎn)誤差的要求，但噴丸強化工序后的扭轉(zhuǎn)誤差超差，從而導(dǎo)致葉片終檢不合格，該組樣件葉片質(zhì)量不達標。
圖10 銑削工序補償后各工序扭轉(zhuǎn)參數(shù)Fig.10 Torsion parameters of each process after milling process compensation
依照條件2加工樣件Ⅱ組后，修正后的檢驗?zāi)Ｐ凸顜Ш透鞴ば蚺まD(zhuǎn)誤差測量結(jié)果如圖11所示，從圖中分析可知：在條件2的加工檢驗條件下，各工序的檢驗均合格，葉片質(zhì)量最終達標。
通過實例驗證可知，所提出的加工檢驗條件有效地提高了葉片的加工質(zhì)量，降低了葉片成品的廢品率，保證了葉片工序檢驗的合格及終檢的合格。
4 結(jié) 論
1) 以航空發(fā)動機薄壁葉片型面數(shù)控銑削、拋光、振動光飾、噴丸強化的典型加工工藝為研究對象，提出了一種面向多工序的加工變形誤差補償方法。
2) 分析了各工序的加工變形誤差規(guī)律，制定了補償值的數(shù)據(jù)規(guī)律原則，結(jié)合反變形誤差補償技術(shù)，提出了數(shù)控精銑工序加工模型的建立方法。
圖11 多工序補償后各工序扭轉(zhuǎn)參數(shù)Fig.11 Torsional parameters of each process after multi-stage compensation
同時在考慮各工序加工變形誤差補償?shù)幕A(chǔ)上，建立了評價各工序加工的檢驗?zāi)Ｐ?/p>
3) 通過實例證明了該方法的有效性。所提方法已經(jīng)應(yīng)用于某航空發(fā)動機公司某型葉片的加工中，該方法有效地提高了葉片的加工質(zhì)量、降低了葉片成品的廢品率和加工成本。
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