增减材复合制造涡轮叶片的加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108581397A(43)申请公布日2018.09.28(21)申请号201810385756.0(22)申请日2018.04.26(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市高新园区凌工路2号(72)发明人白倩乔国文吴丙哲(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人高永德李洪福(51)Int.Cl.B23P15/02(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图5页(54)发明名称增减材复合制造涡轮叶片的加工方法(57)摘要本发明所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，涉及一种涡轮叶片加工制造方法，具体为采用增减材方式制造涡轮叶片的复合加工方法。增减材复合制造涡轮叶片的加工方法包括：增材成形和减材加工；增材成形与减材加工交替循环进行；增材成形包括：A1、整体建模分层；A2、局部特殊分层；A3、规划增材路径；A4、单周期增材加工；减材加工分为：端铣和侧铣两种加工类型；根据加工类型不同减材加工方法包括：B1、加工区域划分；B2、设置工艺参数；B3、局部特殊参数设置；B4、单周期减材加工；增材成形和减材加工循环重复，直到完成整个涡轮叶片。本发明具有方法新颖、工艺简便、提高加工精度、尤其细节特征精加工、提高加工效率、适用范围广等特点，故属于一种集经济性与实用性为一体的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法。CN108581397ACN108581397A权利要求书1/2页1.一种增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的加工方法包括：增材成形和减材加工；增材成形与减材加工交替循环进行；所述的增材成形包括：A1、整体建模分层：使用三维建模软件绘制拟制备的金属工件模型，使用切片软件将三维模型切片分层；A2、局部特殊分层：对于有尺寸要求的内部细节特征区，减小切片分层的层厚，确保增材得到的特殊尺寸更接近设计尺寸，以减少减材加工的去除量；A3、规划增材路径：根据减材加工所需使用刀具的加工能力，合理选择每个周期堆积层数；A4、单周期增材加工：根据A3步骤得出的每一层的激光路径，将高能束照射在一定厚度的粉末层上，使其经历熔化/凝固的过程，逐层扫描，得到单个周期内的三维特征；所述的减材加工分为：端铣和侧铣两种加工类型；根据加工类型不同减材加工方法包括：B1、加工区域划分：识别拟制备的金属工件的三维模型确定加工类型，根据加工类型划分端铣区域和侧铣区域；涡轮叶片(5)的顶端与涡轮叶片底面(7)的上表面为端铣区域；涡轮叶片(5)的侧面，涡轮叶片内孔(8)为侧铣区域；B2、设置工艺参数：在加工区域内设置工艺参数，生成刀具路径；B3、局部特殊参数设置：对于有尺寸要求的内部细节特征区，根据具体结构设置工艺参数，生成刀具路径；对于有尺寸要求的内部细节特征区，及涡轮叶片(5)与涡轮叶片底面(7)的夹角(6)为圆角时，根据圆角的半径大小，减少减材刀具路径的轴向进给量，确保拟合得到的圆角半径复合设计要求；B4、单周期减材加工：根据B2及B3步骤得出的工艺参数，对拟制备的三维特征体进行减材加工，使已增材层达到所需表面质量与尺寸精度；所述的增材成形和减材加工循环重复，直到完成整个涡轮叶片。2.根据权利要求1所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的拟制备金属工件具有尺寸精度和表面质量要求的涡轮叶片(5)，涡轮叶片(5)表面为曲面或平面。3.根据权利要求1所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的增材成形过程中使用的高能束包括：具有高功率或高亮度热源的激光束、电子束、电弧和离子束等，将金属材料熔化。4.根据权利要求3所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的高能束扫描路径包含带状、岛状和面状等方式，以达到减小残余应力，提高成形效率的目的。5.根据权利要求3所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的增材成形所使用的金属材料为：适用于增材成型的粉状，丝状或板状金属材料，可满足细小结构和大型特征的快速，精密成型。6.根据权利要求1所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的增材成型在每次循环中增加的层数或高度，依据所成型的涡轮叶片尺寸和刀具的切削能力确定；在需要减材加工的位置，增加合适的层数或高度；对于不需要减材加工的位置仅需增材成型即可。2CN108581397A权利要求书2/2页7.根据权利要求6所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的减材加工采用铣削或磨削等，得到好的表面质量。8.根据权利要求7所述的增减材复合制造涡轮叶片的加工方法，其特征在于所述的减材加工在增材成型至满足减材加工刀具可达性时，可以对零件内部细节特征区域进行精密减材加工；零件内部细节特征包括：倒圆角、倒斜角、深孔、