涡轮叶片调姿加工方法及加工装置与流程

1.本发明涉及涡轮叶片加工技术领域，特别地，涉及一种涡轮叶片调姿加工方法。此外，本发明还涉及一种采用上述涡轮叶片调姿加工方法加工的涡轮叶片调姿加工装置。


背景技术：

2.涡轮叶片在航空发动机制造业中，属于大批量制造的零件，因此，如何实现涡轮叶片的批量自动化产生对航空发动机制造提质提效具有重要意义。
3.涡轮叶片先采用精密铸造技术铸造成形出毛坯，再采用五轴机床磨削，以将毛坯批量自动化机加工为成品，然而，在毛坯铸造成形过程中，受限于温度控制、蜡模磨损以及蜡模人工修复误差等原因，即使同一批次铸造成形的毛坯，其涡轮叶片叶型一致性也相对较差，涡轮叶片后续机加工时的定位加工难度大，且毛坯成形后留有加工余量，若涡轮叶片机加工时的定位不准确，将会大大降低涡轮叶片毛坯批量自动化加工后涡轮叶片成品的合格率。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种涡轮叶片调姿加工方法及加工装置，以解决现有的涡轮叶片铸造成形后的毛坯一致性差，涡轮叶片机加工的定位难度大，涡轮叶片成品的合格率低的技术问题。
5.根据本发明的一个方面，提供一种涡轮叶片调姿加工方法，包括以下步骤：s1，将涡轮叶片毛坯装夹于具有快换托盘的夹具上，并使涡轮叶片毛坯的积叠中心与快换托盘的圆心重合，再将快换托盘安装于具有快换卡盘的五轴机床的转台上；s2，五轴机床以快换托盘的安装基准建立测量坐标系，以通过测量坐标系测量涡轮叶片毛坯，进而分别获得叶片叶尖截面积叠中心的xyz坐标值、叶片叶根截面积叠中心的xyz坐标值、叶尖截面扭转角以及叶根截面扭转角，进而依次获得叶片叶尖截面积叠中心和叶片叶根截面积叠中心的x方向偏差值、y方向偏差值和扭转角偏差值，从而获得涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向倾斜角度β以及扭转角偏差均值dα；s3，根据涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向偏差均值dy、y方向倾斜角度β、以及扭转角偏差均值dα，调整涡轮叶片毛坯不同方向上的待加工面加工时的姿态，以使涡轮叶片毛坯的待加工面的测量坐标系和五轴机床的加工坐标系重合，进而对涡轮叶片毛坯的待加工面进行加工。
6.作为上述技术方案的进一步改进：
7.进一步地，五轴机床包括轴向中心线分别与测量坐标系的x轴和加工坐标系的x轴重合的第一回转轴，以及轴向中心线分别与快换托盘的圆心、涡轮叶片毛坯的积叠中心、测量坐标系的z轴和加工坐标系的y轴重合的第二回转轴。
8.进一步地，在步骤s3中，当五轴机床对涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的yoz面平行或者重合的待加工面进行加工时，第一回转轴旋转90
°
，第二回转轴旋转90
°±
dα，以消除扭转角偏差，并使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系x轴上的
加工位置偏移量为dx。
9.进一步地，在步骤s3中，当五轴机床对涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoz面平行或者重合的待加工面进行加工时，第一回转轴旋转90
°±
β，第二回转轴旋转90
°±
dα，以消除扭转角偏差和y方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置偏移量为dy1，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置偏移量为dz，其中，dy1＝l
×
sinβ，dz＝l1
×
(1-cosβ)，l为第一回转轴的旋转中心和待加工面在测量坐标系中的z坐标差值。
10.进一步地，在步骤s3中，当五轴机床对涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoy面平行或者重合的待加工面进行加工时，第一回转轴旋转
±
β，第二回转轴旋转
±
dα，以消除扭转角偏差和y方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置偏移量为dy，其中，dy＝l
×
(1-cosβ)，l为第一回转轴的旋转中心和待加工面在测量坐标系的z轴上的坐标差值。
11.进一步地，在步骤s3中，当五轴机床对涡轮叶片毛坯上沿测量坐标系中x方向倾斜角度为θ的待加工面进行加工时，第一回转轴旋转θ，第二回转轴旋转
±
dα，以消除扭转角偏差和x方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置为y1，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置为z1，其中，y1＝l
×
sinθ-dx
×
cosθ，z1＝l
×
cosθ+dx
×
sinθ，l为第一回转轴的旋转中心和待加工面在测量坐标系的z轴上的坐标差值。
12.进一步地，在步骤s3中，当五轴机床对涡轮叶片毛坯上沿测量坐标系中y方向倾斜角度为θ的待加工面进行加工时，第一回转轴旋转θ
±
β，第二回转轴旋转
±
dα，以消除扭转角偏差和y方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置为y2，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置为z2，其中，y2＝l
×
sin(θ+β)-dy
×
cos(θ+β)，z2＝l
×
cos(θ+β)+dy
×
sin(θ+β)，l为第一回转轴的旋转中心和待加工面在测量坐标系的z轴上的坐标差值。
13.进一步地，步骤s2中，y方向倾斜角度β的计算公式为：其中，t为叶片叶尖截面积叠中心y方向偏差值和叶片叶根截面积叠中心y方向偏差值之间的差值，k为叶片叶尖截面积叠中心的z轴坐标值和叶片叶尖截面积叠中心的z轴坐标值之间的差值。
14.进一步地，步骤s1中将涡轮叶片毛坯装夹于具有快换托盘的夹具上具体包括以下步骤：夹具以涡轮叶片毛坯的叶身型面为定位基准装夹涡轮叶片毛坯，并使涡轮叶片毛坯的叶根朝上布设，且露出涡轮叶片毛坯的叶根截面，然后在夹具上设置测量槽，以露出涡轮叶片毛坯的叶尖截面，最后将夹具体安装于快换托盘上。
15.根据本发明的另一方面，还提供了一种涡轮叶片调姿加工装置，其采用上述的涡轮叶片调姿加工方法加工，涡轮叶片调姿加工装置包括用于夹持涡轮叶片毛坯的夹具、支撑夹具的快换托盘、卡持快换托盘的快换卡盘以及支撑快换卡盘的五轴机床。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明的涡轮叶片调姿加工方法，将涡轮叶片毛坯装夹于具有快换托盘的夹具上，并使涡轮叶片毛坯的积叠中心与快换托盘的圆心重合，再将快换托盘安装于具有快换卡盘的五轴机床的转台上，以在装夹固定涡轮叶片毛坯同时，便于后续涡轮叶片毛坯的坐
标测量；且五轴机床以快换托盘的安装基准建立测量坐标系，以通过测量坐标系测量涡轮叶片毛坯，进而分别获得叶片叶尖截面积叠中心的xyz坐标值、叶片叶根截面积叠中心的xyz坐标值、叶尖截面扭转角以及叶根截面扭转角，进而依次获得叶片叶尖截面积叠中心和叶片叶根截面积叠中心的x方向偏差值、y方向偏差值和扭转角偏差值，从而获得涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向倾斜角度β以及扭转角偏差均值dα，由于涡轮叶片毛坯的积叠中心与快换托盘的圆心重合，以快换托盘的安装基准建立测量坐标系进行坐标测量，实现消除涡轮叶片毛坯的安装误差；根据涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向偏差均值dy、y方向倾斜角度β、以及扭转角偏差均值dα，调整涡轮叶片毛坯不同方向上的待加工面加工时的姿态，以使涡轮叶片毛坯的待加工面的测量坐标系和五轴机床的加工坐标系最大程度的重合，以尽可能的消除涡轮叶片毛坯一致性差带来的加工误差，实现对涡轮叶片毛坯的准确定位，进而对涡轮叶片毛坯的待加工面进行精确加工，提高涡轮叶片成品的合格率；本方案在加工前消除涡轮叶片毛坯的安装误差，然后根据测量换算得到的涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向偏差均值dy、y方向倾斜角度β、以及扭转角偏差均值dα，调整涡轮叶片毛坯的加工姿态，消除涡轮叶片毛坯一致性较差带来的加工误差，以在对涡轮叶片毛坯的进行批量自动化机加工时，提高涡轮叶片成品的合格率，实用性强，适于广泛推广和应用。
18.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
19.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
20.图1是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法的流程框图；
21.图2是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工装置的结构示意图；
22.图3是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图；
23.图4是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图；
24.图5是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图；
25.图6是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图；
26.图7是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图。
27.图例说明：
28.100、夹具；200、快换托盘；300、快换卡盘；400、五轴机床；410、转台；420、第一回转轴；430、第二回转轴。
具体实施方式
29.以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
30.图1是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法的流程框图；图2是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工装置的结构示意图；图3是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图；图4是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图；图5是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图；图6是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图；图7是本发明优选实施例的涡轮叶片调姿加工方法中涡轮叶片毛坯的调姿示意图。
31.如图1和图2所示，本实施例的涡轮叶片调姿加工方法，包括以下步骤：s1，将涡轮叶片毛坯装夹于具有快换托盘200的夹具100上，并使涡轮叶片毛坯的积叠中心与快换托盘200的圆心重合，再将快换托盘200安装于具有快换卡盘300的五轴机床400的转台410上；s2，五轴机床400以快换托盘200的安装基准建立测量坐标系，以通过测量坐标系测量涡轮叶片毛坯，进而分别获得叶片叶尖截面积叠中心的xyz坐标值、叶片叶根截面积叠中心的xyz坐标值、叶尖截面扭转角以及叶根截面扭转角，进而依次获得叶片叶尖截面积叠中心和叶片叶根截面积叠中心的x方向偏差值、y方向偏差值和扭转角偏差值，从而获得涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向倾斜角度β以及扭转角偏差均值dα；s3，根据涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向偏差均值dy、y方向倾斜角度β、以及扭转角偏差均值dα，调整涡轮叶片毛坯不同方向上的待加工面加工时的姿态，以使涡轮叶片毛坯的待加工面的测量坐标系和五轴机床400的加工坐标系重合，进而对涡轮叶片毛坯的待加工面进行加工。具体地，本发明的涡轮叶片调姿加工方法，将涡轮叶片毛坯装夹于具有快换托盘200的夹具100上，并使涡轮叶片毛坯的积叠中心与快换托盘200的圆心重合，再将快换托盘200安装于具有快换卡盘300的五轴机床400的转台410上，以在装夹固定涡轮叶片毛坯同时，便于后续涡轮叶片毛坯的坐标测量；且五轴机床400以快换托盘200的安装基准建立测量坐标系，以通过测量坐标系测量涡轮叶片毛坯，进而分别获得叶片叶尖截面积叠中心的xyz坐标值、叶片叶根截面积叠中心的xyz坐标值、叶尖截面扭转角以及叶根截面扭转角，进而依次获得叶片叶尖截面积叠中心和叶片叶根截面积叠中心的x方向偏差值、y方向偏差值和扭转角偏差值，从而获得涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向倾斜角度β以及扭转角偏差均值dα，由于涡轮叶片毛坯的积叠中心与快换托盘200的圆心重合，以快换托盘200的安装基准建立测量坐标系进行坐标测量，实现消除涡轮叶片毛坯的安装误差；根据涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向偏差均值dy、y方向倾斜角度β、以及扭转角偏差均值dα，调整涡轮叶片毛坯不同方向上的待加工面加工时的姿态，以使涡轮叶片毛坯的待加工面的测量坐标系和五轴机床400的加工坐标系最大程度的重合，以尽可能的消除涡轮叶片毛坯一致性差带来的加工误差，实现对涡轮叶片毛坯的准确定位，进而对涡轮叶片毛坯的待加工面进行精确加工，提高涡轮叶片成品的合格率；本方案在加工前消除涡轮叶片毛坯的安装误差，然后根据测量换算得到的涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向偏差均值dy、y方向倾斜角度β、以及扭转角偏差均值dα，调整涡轮叶片毛坯的加工姿态，消除涡轮叶片毛坯一致性较差带来的加工误差，以在对涡轮叶片毛坯的进行批量自动化机加工时，提高涡轮叶片成品的合格
率，实用性强，适于广泛推广和应用。可选地，五轴机床400通过三坐标测量机建立测量坐标系，以到涡轮叶片毛坯进行测量。应当理解的是，快换托盘200、快换卡盘300、夹具100、三坐标测量机和五轴机床400的具体结构属于本领域技术人员的公知技术，此处不过多赘述。可选地，使涡轮叶片毛坯的积叠中心与快换托盘200的圆心重合的具体步骤如下：以快换托盘200为基准，找正夹具100的型面定位面(夹具100定位型面与涡轮叶片毛坯的型面一致)后通过螺钉与销钉连接夹具100与托盘。夹具100的型面积叠中心与托盘中心允许有0.5mm以内偏差，此偏差可通过后续的调姿补正。
32.如图2所示，本实施例中，五轴机床400包括轴向中心线分别与测量坐标系的x轴和加工坐标系的x轴重合的第一回转轴420，以及轴向中心线分别与快换托盘200的圆心、涡轮叶片毛坯的积叠中心、测量坐标系的z轴和加工坐标系的y轴重合的第二回转轴430。具体地，通过第一回转轴420和第二回转轴430旋转，以调整涡轮叶片毛坯上待加工面的加工姿态，消除涡轮叶片毛坯一致性较差带来的加工误差。
33.如图3所示，本实施例中，在步骤s3中，当五轴机床400对涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的yoz面平行或者重合的待加工面进行加工时，第一回转轴420旋转90
°
，第二回转轴430旋转90
°±
dα，以消除扭转角偏差，并使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系x轴上的加工位置偏移量为dx。应当理解的是，五轴机床400的加工坐标系的y方向为高度方向，且实际加工时，于高度方向竖向向下进刀加工。具体地，通过第一回转轴420旋转90
°
，以使待加工面和加工坐标系的xoy面重合，通过第二回转轴430旋转90
°±
dα，以使待加工面和加工坐标系的yoz面重合并朝上布设，且使待加工面在加工坐标系x轴上的加工位置偏移dx，从而实现消除涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的yoz面平行或者重合的待加工面因涡轮叶片毛坯一致性较差带来的加工误差。应当理解的是，涡轮叶片毛坯的x方向指的是涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的yoz面平行或者重合的待加工面沿x轴平移的方向。
34.如图4所示，本实施例中，在步骤s3中，当五轴机床400对涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoz面平行或者重合的待加工面进行加工时，第一回转轴420旋转90
°±
β，第二回转轴430旋转90
°±
dα，以消除扭转角偏差和y方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置偏移量为dy1，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置偏移量为dz，其中，dy1＝l
×
sinβ，dz＝l1
×
(1-cosβ)，l为第一回转轴420的旋转中心和待加工面在测量坐标系中的z坐标差值。具体地，通过第一回转轴420旋转90
°±
β，以使待加工面和加工坐标系的xoy面重合，通过第二回转轴430旋转90
°±
dα，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合且朝上布设，且使待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置偏移dy1，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置偏移dz，实现消除涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoz面平行或者重合的待加工面因涡轮叶片毛坯一致性较差带来的加工误差。应当理解的是，涡轮叶片毛坯的y方向指的是涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoz面平行或者重合的待加工面沿y轴平移的方向。
35.如图5所示，本实施例中，在步骤s3中，当五轴机床400对涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoy面平行或者重合的待加工面进行加工时，第一回转轴420旋转
±
β，第二回转轴430旋转
±
dα，以消除扭转角偏差和y方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置偏移量为dy，其中，dy＝l
×
(1-cosβ)，l为第
一回转轴420的旋转中心和待加工面在测量坐标系的z轴上的坐标差值。具体地，通过第一回转轴420旋转
±
β，第二回转轴430旋转
±
dα，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且使待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置偏移dy，实现消除涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoy面平行或者重合的待加工面因涡轮叶片毛坯一致性较差带来的加工误差。应当理解的是，涡轮叶片毛坯的z方向指的是涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoy面平行或者重合的待加工面沿z轴平移的方向。
36.如图6所示，本实施例中，在步骤s3中，当五轴机床400对涡轮叶片毛坯上沿测量坐标系中x方向倾斜角度为θ的待加工面进行加工时，第一回转轴420旋转θ，第二回转轴430旋转
±
dα，以消除扭转角偏差和x方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置为y1，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置为z1，其中，y1＝l
×
sinθ-dx
×
cosθ，z1＝l
×
cosθ+dx
×
sinθ，l为第一回转轴420的旋转中心和待加工面在测量坐标系的z轴上的坐标差值。应当理解的是，沿x方向倾斜角度为θ指的涡轮叶片毛坯中与测量坐标系的xoz平行或者重合的加工面绕x轴的转动角度为θ。具体地，通过第一回转轴420旋转θ，第二回转轴430旋转
±
dα，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，再通过将待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置调整为y1，将待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置调整为z1，以消除涡轮叶片毛坯上沿测量坐标系中x方向倾斜角度θ的待加工面因涡轮叶片毛坯一致性较差带来的加工误差。
37.如图7所示，本实施例中，在步骤s3中，当五轴机床400对涡轮叶片毛坯上沿测量坐标系中y方向倾斜角度为θ的待加工面进行加工时，第一回转轴420旋转θ
±
β，第二回转轴430旋转
±
dα，以消除扭转角偏差和y方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置为y2，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置为z2，其中，y2＝l
×
sin(θ+β)-dy
×
cos(θ+β)，z2＝l
×
cos(θ+β)+dy
×
sin(θ+β)，l为第一回转轴420的旋转中心和待加工面在测量坐标系的z轴上的坐标差值。应当理解的是，沿y方向倾斜角度为θ指的涡轮叶片毛坯中与测量坐标系的yoz平行或者重合的加工面绕y轴的转动角度为θ。具体地，通过第一回转轴420旋转θ
±
β，第二回转轴430旋转
±
dα，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，再通过将待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置调整为y2，将待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置调整为z2，以消除涡轮叶片毛坯上沿测量坐标系中y方向倾斜角度θ的待加工面因涡轮叶片毛坯一致性较差带来的加工误差。
38.如图5所示，本实施例中，步骤s2中，y方向倾斜角度β的计算公式为：其中，t为叶片叶尖截面积叠中心y方向偏差值和叶片叶根截面积叠中心y方向偏差值之间的差值，k为叶片叶尖截面积叠中心的z轴坐标值和叶片叶尖截面积叠中心的z轴坐标值之间的差值。
39.如图2所示，本实施例中，步骤s1中将涡轮叶片毛坯装夹于具有快换托盘200的夹具100上具体包括以下步骤：夹具100以涡轮叶片毛坯的叶身型面为定位基准装夹涡轮叶片毛坯，并使涡轮叶片毛坯的叶根朝上布设，且露出涡轮叶片毛坯的叶根截面，然后在夹具100上设置测量槽，以露出涡轮叶片毛坯的叶尖截面，最后将夹具100体安装于快换托盘200上。具体地，通过以涡轮叶片毛坯的叶身型面为定位基准装夹涡轮叶片毛坯，以消除涡轮叶片榫齿因基准转换带来的加工误差，并使涡轮叶片毛坯的叶根朝上布设，且露出涡轮叶片
毛坯的叶根截面，然后在夹具100上设置测量槽，以露出涡轮叶片毛坯的叶尖截面，以便于在三坐标测量机测量叶片叶尖截面和叶片叶根截面。
40.如图2所示，本实施例的涡轮叶片调姿加工装置，采用上述的涡轮叶片调姿加工方法加工涡轮叶片毛坯，涡轮叶片调姿加工装置包括用于夹持涡轮叶片毛坯的夹具100、支撑夹具100的快换托盘200、卡持快换托盘200的快换卡盘300以及支撑快换卡盘300的五轴机床400。具体地，通过夹具100装夹涡轮叶片毛坯，再通过快换托盘200安装夹具100，通过快换卡盘300安装快换托盘200，以将夹具100可靠安装于五轴机床400的转台410，再采用上述的涡轮叶片调姿加工方法加工涡轮叶片毛坯，实现对涡轮叶片毛坯的批量自动化加工，并提高涡轮叶片成品的合格率，实用性强，适于广泛推广和应用。
41.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种涡轮叶片调姿加工方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，将涡轮叶片毛坯装夹于具有快换托盘(200)的夹具(100)上，并使涡轮叶片毛坯的积叠中心与快换托盘(200)的圆心重合，再将快换托盘(200)安装于具有快换卡盘(300)的五轴机床(400)的转台(410)上；s2，五轴机床(400)以快换托盘(200)的安装基准建立测量坐标系，以通过测量坐标系测量涡轮叶片毛坯，进而分别获得叶片叶尖截面积叠中心的xyz坐标值、叶片叶根截面积叠中心的xyz坐标值、叶尖截面扭转角以及叶根截面扭转角，进而依次获得叶片叶尖截面积叠中心和叶片叶根截面积叠中心的x方向偏差值、y方向偏差值和扭转角偏差值，从而获得涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向倾斜角度β以及扭转角偏差均值dα；s3，根据涡轮叶片毛坯的x方向偏差均值dx、y方向偏差均值dy、y方向倾斜角度β、以及扭转角偏差均值dα，调整涡轮叶片毛坯不同方向上的待加工面加工时的姿态，以使涡轮叶片毛坯的待加工面的测量坐标系和五轴机床(400)的加工坐标系重合，进而对涡轮叶片毛坯的待加工面进行加工。2.根据权利要求1所述的涡轮叶片调姿加工方法，其特征在于，五轴机床(400)包括轴向中心线分别与测量坐标系的x轴和加工坐标系的x轴重合的第一回转轴(420)，以及轴向中心线分别与快换托盘(200)的圆心、涡轮叶片毛坯的积叠中心、测量坐标系的z轴和加工坐标系的y轴重合的第二回转轴(430)。3.根据权利要求2所述的涡轮叶片调姿加工方法，其特征在于，在步骤s3中，当五轴机床(400)对涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的yoz面平行或者重合的待加工面进行加工时，第一回转轴(420)旋转90
°
，第二回转轴(430)旋转90
°±
dα，以消除扭转角偏差，并使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系x轴上的加工位置偏移量为dx。4.根据权利要求2所述的涡轮叶片调姿加工方法，其特征在于，在步骤s3中，当五轴机床(400)对涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoz面平行或者重合的待加工面进行加工时，第一回转轴(420)旋转90
°±
β，第二回转轴(430)旋转90
°±
dα，以消除扭转角偏差和y方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置偏移量为dy1，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置偏移量为dz，其中，dy1＝l
×
sinβ，dz＝l1
×
(1-cosβ)，l为第一回转轴(420)的旋转中心和待加工面在测量坐标系中的z坐标差值。5.根据权利要求2所述的涡轮叶片调姿加工方法，其特征在于，在步骤s3中，当五轴机床(400)对涡轮叶片毛坯上与测量坐标系的xoy面平行或者重合的待加工面进行加工时，第一回转轴(420)旋转
±
β，第二回转轴(430)旋转
±
dα，以消除扭转角偏差和y方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置偏移量为dy，其中，dy＝l
×
(1-cosβ)，l为第一回转轴(420)的旋转中心和待加工面在测量坐标系的z轴上的坐标差值。6.根据权利要求2所述的涡轮叶片调姿加工方法，其特征在于，在步骤s3中，当五轴机床(400)对涡轮叶片毛坯上沿测量坐标系中x方向倾斜角度为θ的待加工面进行加工时，第一回转轴(420)旋转θ，第二回转轴(430)旋转
±
dα，以消除扭转角偏差和x方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置为y1，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置为z1，其中，y1＝l
×
sinθ-dx
×
cosθ，z1＝l
×
cosθ
+dx
×
sinθ，l为第一回转轴(420)的旋转中心和待加工面在测量坐标系的z轴上的坐标差值。7.根据权利要求2所述的涡轮叶片调姿加工方法，其特征在于，在步骤s3中，当五轴机床(400)对涡轮叶片毛坯上沿测量坐标系中y方向倾斜角度为θ的待加工面进行加工时，第一回转轴(420)旋转θ
±
β，第二回转轴(430)旋转
±
dα，以消除扭转角偏差和y方向倾斜角度，使得待加工面和加工坐标系的yoz面重合，且待加工面在加工坐标系y轴上的加工位置为y2，待加工面在加工坐标系z轴上的加工位置为z2，其中，y2＝l
×
sin(θ+β)-dy
×
cos(θ+β)，z2＝l
×
cos(θ+β)+dy
×
sin(θ+β)，l为第一回转轴(420)的旋转中心和待加工面在测量坐标系的z轴上的坐标差值。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的涡轮叶片调姿加工方法，其特征在于，步骤s2中，y方向倾斜角度β的计算公式为：其中，t为叶片叶尖截面积叠中心y方向偏差值和叶片叶根截面积叠中心y方向偏差值之间的差值，k为叶片叶尖截面积叠中心的z轴坐标值和叶片叶尖截面积叠中心的z轴坐标值之间的差值。9.根据权利要求1-7中任意一项所述的涡轮叶片调姿加工方法，其特征在于，步骤s1中将涡轮叶片毛坯装夹于具有快换托盘(200)的夹具(100)上具体包括以下步骤：夹具(100)以涡轮叶片毛坯的叶身型面为定位基准装夹涡轮叶片毛坯，并使涡轮叶片毛坯的叶根朝上布设，且露出涡轮叶片毛坯的叶根截面，然后在夹具(100)上设置测量槽，以露出涡轮叶片毛坯的叶尖截面，最后将夹具(100)体安装于快换托盘(200)上。10.一种涡轮叶片调姿加工装置，其特征在于，采用权利要求1-9中任意一项所述的涡轮叶片调姿加工方法加工，涡轮叶片调姿加工装置包括用于夹持涡轮叶片毛坯的夹具(100)、支撑夹具(100)的快换托盘(200)、卡持快换托盘(200)的快换卡盘(300)以及支撑快换卡盘(300)的五轴机床(400)。

技术总结
本发明公开了一种涡轮叶片调姿加工方法，包括以下步骤：S1，将涡轮叶片毛坯装夹于具有快换托盘的夹具上，并使涡轮叶片毛坯的积叠中心与快换托盘的圆心重合，再将快换托盘安装于具有快换卡盘的五轴机床的转台上；S2，五轴机床以快换托盘的安装基准建立测量坐标系，以通过测量坐标系测量涡轮叶片毛坯，获得涡轮叶片毛坯的X方向偏差均值Dx、Y方向倾斜角度β以及扭转角偏差均值Dα；S3，调整涡轮叶片毛坯不同方向上的待加工面加工时的姿态，以使涡轮叶片毛坯的待加工面的测量坐标系和五轴机床的加工坐标系重合，进而对涡轮叶片毛坯的待加工面进行加工。本发明还公开了一种采用上述涡轮叶片调姿加工方法加工的涡轮叶片调姿加工装置。片调姿加工方法加工的涡轮叶片调姿加工装置。片调姿加工方法加工的涡轮叶片调姿加工装置。


技术研发人员：肖俊 杨锦 李美兴 张亮 黄文俊 黄志斌 黄中秋
受保护的技术使用者：中国航发南方工业有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/8/16