大旁通比涡扇发动机的硅溶胶精密铸造风扇叶片的长度和尺寸基本上都达到了500MM以上。这种大规模的结构特点使得工作时的离心力和振动应力变得非常大,所以也成为大型涡扇发动机非常重要的组成部分。目前,许多涡扇发动机仍然使用较为成熟的钛合金阻尼风扇叶片。由于叶片外形的窄长结构,使得薄壁结构在锅后方向的刚度较弱。结构刚性差,型材表面积大,材料性质难加工,对传统加工工艺有不利影响。
在型材的外形尺寸精度和位置精度方面难以保证。手工抛光效率低,劳动强度大。叶子形状容易烧坏、烧蚀。对于大型钛合金风扇叶片轮廓的加工,考虑到传统工艺所涉及的各方面因素,其不利影响包括以下几个方面。钛合金的弹性模量小,容易造成叶片加工的夹持变形;加工过程中侧面的磨损容易增加切削力。导热性能低,用手干磨易造成应力变形、烧伤和烧蚀。
型材整体加工面积大,在整个刀具加工过程中,因磨损造成的精度受到很大影响。由于操作不便,手工抛光需要大量的劳动力,加工精度难以保证。由于受材料和规格的影响,很难获得理想的余量分布,会因轮廓余量去除不均而造成切削力波动,出现应力变形。刀片轮廓的曲面结构、刀具的切削方向、实际切削角度和切削参数的不同,造成切削力的变化。
散热条件差、散热不充分和不散热都会造成热应力变形。鉴于大型钛合金风扇叶片表面加工的困难因素,基于多轴联动加工技术的综合加工优势,确定的主要加工路径是叶片榫头和辅助定位数据。加工叶片轮廓的数控粗铣加工去应力退火定位基准修复叶片铣削轮廓精加工。上述工艺路线确立的总体工艺思路是:表面粗加工去除大部分余量,精铣工艺的余量分布理想。叶片轮廓精铣工艺可以保证轮廓的几何尺寸和位置精度基本满足 叶片的最终精度要求;叶片轮廓精加工可以保证轮廓面层的质量符合要求。