本发明涉及航空发动机技术领域，具体地，涉及一种航空发动机压气机叶片及其加工方法。
背景技术：
航空发动机压气机叶片是发动机的核心部件之一，发动机的性能很大程度上取决于叶片型面的设计和制造水平，叶片是一类典型的自由曲面零件，它的曲面形状和制造精度也直接决定了航空发动机的推进效率的大小。
传统的航空发动机压气机叶片加工方法费时费力，精度难以保证，随着数控技术的发展，目前的压气机叶片大多采用数控铣床来制造，但容易引起加工应力变形，加工精度仍然不理想。
目前的压气机叶片在多轴加工中心上加工时，由于叶型曲面复杂、叶片薄而大，导致在加工过程中不稳定，被迫使其抛光余量加大，增加了抛光的难度及制造成本。
而随着加工过程中的不断优化，由多轴加工中心主要依赖于数控程序及刀具，而数控程序由编程软件经叶片三维数字化模型生成，三维建模的关键工步在于叶片的数据点精度、各截面曲线的构建、驱动曲面的建模，由于设计者所给点位数据在数据采集过程中有实际公差变化，导致实际采集的数据点与理论设计的数据点位形成上下公差，根据实际采集的数据点构建实际曲线形成了波峰与波谷，导致由各截面曲线构建的驱动曲面产生了皱纹面，严重影响了后续数控程序的编制。
技术实现要素：
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种有效提高压气机叶片加工精度和表面粗糙度的加工方法。
本发明同时提供一种通过上述加工方法加工得到的压气机叶片。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种航空发动机压气机叶片加工方法，包括以下步骤：
S1.三维测量：根据压气机叶片三维设计图，提取各截面实际曲线上的波峰点和波谷点来重新构建一条波峰曲线和波谷曲线；同时构建叶身和榫头的虚拟曲线；
S2.点云提取：分析S1中实际曲线、波峰曲线和波谷曲线的曲率，以实际曲线的曲率为参考依据对波峰曲线和波谷曲线的曲率进行微调整；根据得到的波峰曲线和波谷曲线构建一条中线；
S3.曲面重建：由各截面得到的中线构建网格曲面生成叶片三维数字化模型；
S4.过程调整：将叶片三维数字化模型导入三坐标测量仪软件中，与三坐标测量仪扫描的叶片标准样件相关数据进行比对修正；
S5.数控加工：根据S4的叶片三维数字化模型进行数控编程，采用机加工球头铣刀对叶片进行数控铣。
进一步地，S5中采用单刀路去除压气机叶片机加工余量多的部分。
更进一步地，叶盆和叶背同时去除余量。
进一步地，S5中从叶尖到叶根的加工采用螺旋走刀轨迹。
更进一步地，从叶尖到叶根的加工为由叶背进气边顺时针沿叶尖到叶根进行加工。
进一步地，S5根据S1中叶身和榫头的虚拟曲线采用单刀路驱动清除叶根机加工余量。
进一步地，单刀路加工控制精加工余量一致，精加工到叶型尺寸。
进一步地，S5还包括最终的抛光表面刀痕步骤。
一种通过上述的航空发动机压气机叶片加工方法加工得到的压气机叶片加工精度高。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）在数控加工前通过曲面重建等步骤得到叶片三维数字化模型，以该叶片三维数字化模型为依据进行数控编程，为数控加工的精确性提供强有力的保障；
2）采用叶盆、叶背同时加工，相对于叶片薄而大的特性，减少了叶背或叶盆单独加工时因上工步带给下工步所产生的内应力，有效的缓解了叶片机加工过程中的变形，更容易保证叶背与叶盆转接R圆角与设计R圆角的一致性；
3）依托于叶盆和叶背同时加工带来的叶片加工变形小的优势，使叶片形状严格控制在公差范围之内，从而数铣可直接加工零余量，大大降低了抛光工序的抛光难度及加工成本；
4）通过叶身和榫头的虚拟曲线采用单刀路驱动清除叶根机加工余量，即将叶身与榫头的连接部位数铣到零余量，减少了打磨工步，有效避免打磨工步过程中的内应力集中导致断裂的风险及转接R圆角打磨不规则的问题；
5）通过本发明的加工方法加工的压气机叶片表面粗糙度在1.6以内。
附图说明
图1为所述中线在压气机叶片上的示意图；
图2为各截面中线的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例
如图1所示的压气机叶片，本实施例提供一种航空发动机压气机叶片加工方法，包括以下步骤：
S1.三维测量：根据压气机叶片三维设计图，提取各截面实际曲线上的波峰点和波谷点来重新构建一条波峰曲线和波谷曲线；同时构建叶身和榫头的虚拟曲线；
S2.点云提取：分析S1中实际曲线、波峰曲线和波谷曲线的曲率，以实际曲线的曲率为参考依据对波峰曲线和波谷曲线的曲率进行微调整；根据得到的波峰曲线和波谷曲线构建一条中线；
S3.曲面重建：由各截面得到的中线构建网格曲面生成叶片三维数字化模型；
S4.过程调整：将叶片三维数字化模型导入三坐标测量仪软件中，与三坐标测量仪扫描的叶片标准样件相关数据进行比对修正；
S5.数控加工：根据S4的叶片三维数字化模型进行数控编程，采用机加工球头铣刀对叶片进行数控铣。
其中S1中提取波峰点和波谷点为按截面每隔0.2～0.3mm形成一个点位，波峰曲线为采集到的多个波峰点形成的线，波谷曲线为采集到的多个波谷点形成的线，当然具体在将各个点位连成线时，采用拟合曲线的方法，将偏移曲率较远的点位进行漏选。
S2中对波峰曲线和波谷曲线的曲率进行微调整的具体操作为将通过移除数据点或添加数据点来进行调整。
S2中得到的中线为优化波峰曲线和波谷曲线得到的叶型最佳曲率曲线，其精确地反应了叶片形状公差，为后续的曲面重建、数控编程等步骤提供充分的理论基础。
S4中在将叶片三维数字化模型与叶片标准样件相关数据进行比对时，如比对结果良好，则可直接进入数控加工步骤，如比对差异较大，则需对叶片三维数字化模型进行修正，修正过程具体为重新对波峰曲线和波谷曲线的曲率进行微调整，即返回至S2步骤重新构建中线。
为提高加工效率，同时避免多刀路加工时刀路与刀路之间产生乱刀轨迹或不必要的刀路，S5中采用单刀路去除压气机叶片机加工余量多的部分。
本实施例在加工过程中采用叶盆和叶背同时去除余量的方式，因压气机叶片薄而大，采用这种去余量方式一方面可有效减少叶背或叶盆单独加工时因上工步带给下工步所产生的内应力，有效的缓解压气机叶片机加工过程中的变形，另一方面也更容易保证叶背与叶盆转接R圆角与设计R圆角一致性。
为避免压气机叶片加工中横向进刀的不利影响，当铣刀沿三个坐标方向实现连续进给时，优选加工轨迹为一条光滑的螺旋线，因此S5中从叶尖到叶根的加工采用螺旋走刀轨迹，这样一来可以做到留很少的加工余量或直接加工到无余量，使压气机叶片具有较好的加工质量和较高的加工效率。
具体地，从叶尖到叶根的螺旋走刀加工为由叶背进气边顺时针沿叶尖到叶根进行加工，有效的解决了加工过程中的让刀及叶盆与叶背转接R圆角不规则性。
由于现有加工技术的欠缺，压气机叶片的叶身与榫头的衔接处R圆角不规则，后续依赖于手工对该处进行抛光，工作强度大，且抛光后仍达不到所需标准，而本实施例中由于有S1步骤中叶身和榫头的虚拟曲线的构建，数控加工时刀具根据编程程序采用单刀路驱动清除叶根机加工余量即可实现叶身和榫头连接处的完美外形呈现，且这样的操作避免了加工过程中由于应力集中导致的压气机叶片断裂风险。
同时上述的将叶身与榫头的连接部位数铣到零余量，减少了打磨工步，有效避免转接R圆角打磨不规则的问题。
由于压气机叶片应用于航空发动机的特殊工况要求，其通常采用质量较轻的材料制作，但这类材料通常易变形，现有技术加工中的压气机叶片常常在后续抛光过程中发生较大变形，为避免这种状况的出现，本实施例的单刀路加工控制精加工余量一致，并精加工到叶型尺寸，无需考虑后续抛光余量。
随前述精加工已加工到尺寸，但S5还需进行最终的抛光表面刀痕步骤，该表面刀痕约为1.5丝的余量。
本加工方法颠覆了现有加工技术中的后续手工大幅度抛光的现状，只需对表面刀痕进行抛光，大大节约了加工时间，提高了生产效率。
本实施例中为进一步提高压气机叶片的表面粗糙度，在加工过程中可通过调整刀具参数和适当优化刀路步距来实现。
此外，针对不同面曲率的叶片，可制定具有相应刀具参数的球头铣刀来加工。
本实施例的加工方法相当于对压气机叶片进行二次造型，使其加工完成后达到设计的尺寸和表面精度要求，加工所得到的压气机叶片对提高发动机性能、缩短研制周期和降低制造费用起着重要的作用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。