王延忠，张亚萍，吴泽刚，陈燕燕

(1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京 100191；2.三明学院机电工程学院，福建 三明 365004；3.中航工业哈尔滨东安发动机(集团)有限公司工艺技术部，黑龙江 哈尔滨 150001)

1 引言

叶轮分流叶片残余应力是叶轮失效的主要原因之一，钛合金作为典型的叶轮材料，具有优良的机械性能以及耐热、耐腐蚀性能。针对钛合金材料特性及加工过程，为改善叶轮叶片危险部位的残余应力状态，国内外专家学者做了大量研究。文献[1]研究了球头铣刀高速切削Ti-45Al-2Nb-2Mn-0.8vol时的残余应力，发现工件表面残余应力是残余压应力且大于500MPa，并通过田口正交实验发现切速度对残余应力有显著影响。罗秋生等[2]研究了TC17在高速切削状态下切削参数对其残余应力的影响，指出TC17切削过程中出现的冷塑型变形是造成表面参与应力的主要原因。文献[3]通过有限元分析的方法研究了切削深度、单齿进给量、切削速度等参数对TC4残余应力的影响，并通过遗传退火算法优化了切削参数。

2 叶轮叶片铣削加工刀具模型

整体叶轮加工的一般流程为：毛坯加工、流道开粗、轮毂表面精加工、叶片精加工、表面光整。整个工艺方案中影响分流叶片表面残余应力的主要工艺是叶片的精铣。由于球头铣刀具有加工精度高、刀具轨迹易计算等优点，常被用作整体叶轮叶片的精加工。典型的圆柱等导程螺旋刃的球头铣刀主要包括球头、圆柱周刃、退刀槽3部分，如图1所示。

在设计回转类刀具时，一般采用刀具截面来描述前、后刀面的结构，如图2所示。……