基于控制線的開式整體葉盤環形刀四軸加工算法研究*

田榮鑫，鄧 霜，張曉峰，任軍學，姚倡鋒，常威威

（1.西北工業大學現代設計與集成制造技術教育部重點實驗室，西安 710072；2.中國航天科技集團公司六院7103廠，西安 710100）

航空發動機是飛機的核心部件，直接影響飛機的可靠性，它是一個國家科技、工業、國防實力的重要體現。開式整體葉盤是現代高推重比航空發動機采用的新結構[1]（圖1），開式整體葉盤解決了傳統葉片與輪盤裝配結構所表現的連接部分易疲勞、壽命低、裝配誤差不可避免的缺點，同時整體葉盤的葉片與輪盤作為整體結構加工出來，大大減小了葉盤的結構重量和零件數量，極大地簡化了發動機結構；另一方面，整體葉盤采用的寬弦、彎掠葉片和窄流道結構有效地提高了氣動效率[1]。隨著輕質、高強度、耐高溫材料（如鈦合金、高溫合金和復合材料等）廣泛地應用于整體葉盤的制造中，其可靠性和工作性能得到了進一步的提高。

圖1 開式整體葉盤結構示意圖Fig.1 Structure diagram of open blisk

由于整體葉盤的結構特點，通道兩側的葉片多為復雜薄壁自由曲面結構，其幾何精度要求較高，加工葉片還要受到內輪轂與相鄰葉片的約束，通道內腔槽復雜、開敞性差，容易發生干涉，因而刀軸方向難以控制。此外整體葉盤的葉片具有薄壁、剛性差、易變形、切除量大等工藝特性[2-3]，對刀具性能要求比較高，這給整體葉盤加工帶來很大的困難。

針對整體葉盤的刀軸優化和刀具選擇難題，國內外學者進行了大量的研究。Ho等[4]研究了利用典型位置來定義符合機床運動學特性的刀軸，采用四元數值差值計算中間位置刀軸矢量，并對其進行刀具干涉檢驗得出最后優化的刀軸矢量。……