整体叶盘加工数控技术研究

　　近年来，国外航空发达国家在新型航空发动机结构设计中采用了称之为整体叶盘（FR9NY）的最新结构。与传统的叶片和轮盘装配结构相比，整体叶盘将叶片和轮盘设计成一个整体，省去了榫头、榫槽和锁紧装置，避免了榫头气流损失、减少了结构重量和零件数量；在气动布局上采用了宽弦、弯掠叶片和窄流道，从而提高了气动效率。由于整体叶盘使发动机结构大为简化，推重比和可靠性进一步提高，因而在新研制的第四代战斗机所配套的高推比发动机上得到了成功的应用。

1 国内外整体叶盘制造技术现状

　　从目前所收集到的资料来看，国外采用的整体叶盘结构形式主要有如图1所示的’ 种典型结构：（a）闭式结构———带箍整体叶盘；（b）开式结构———不带箍整体叶盘；（c）大小叶片转子结构———开式结构中大叶片间含有小叶片。

图1 3种整体叶盘结构

　　由于整体叶盘是高速旋转部件，既要达到减重和精确平衡要求，又要提高疲劳强度，因而其制造技术难度特别大。整体叶盘毛坯一般采用钛合金、高温合金等难加工材料，不允许有裂纹和缺陷，必须经过严格无损探伤检验；整体叶盘叶片薄、扭曲度大、叶展长、受力易变形，且叶片间的通道深而窄、开敞性很差。因此，整体叶盘的制造和维修都特别困难，是国外严密封锁的核心技术。

　　国外整体叶盘制造采用的主要工艺有：精锻毛坯+精密数控加工；焊接毛坯+精密数控加工；高温合金整体精铸毛坯+热等静压处理等。由于数控加工具有快速反应和可靠性高的特点，美国GE和P.W公司、英国R.R公司等在研制整体叶盘时，采用了五坐标数控加工技术。从整体毛坯到零件的制造过程中，材料切除率超过)90%，综合技术难度非常大，集中反映了国际数控加工相关技术领域的最新技术和最高水平。在相关软件方面最著名的是NREC公司推出的MAXCAM系统。

　　国内在整体叶轮叶盘相关软件和加工关键技术方面也进行了大量研究。西北工业大学开发出了“叶轮类零件多坐标,- 编程专用软件系统”，该系统集测量数据预处理、曲面建模、曲面消隐、刀位计算、刀位验证及后置处理于一体，已在20多种叶轮叶盘的研制与生产中应用。