（沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110862）

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)性能的不斷提高，其機(jī)匣的設(shè)計(jì)精度越來(lái)越高，重量越來(lái)越輕，使機(jī)匣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，加上新材料的使用，給機(jī)匣在加工中如何安排工藝路線、如何控制切削變形，帶來(lái)極大難度，特別是壁厚極薄而且較為復(fù)雜型面的機(jī)匣加工，變形量的控制是該類零件制造技術(shù)提升的關(guān)鍵。

1 零件結(jié)構(gòu)

該零件材料為GH3536，Ⅱ類軋環(huán)件，熱處理狀態(tài)為固溶，鑒于零件結(jié)構(gòu)及材料特點(diǎn)，為加工增加了很大難度。

2 工藝分析

2.1 工藝路線分析

從零件的結(jié)構(gòu)上分析，由于毛料去除量大，加工過程中產(chǎn)生較大加工應(yīng)力，因此零件應(yīng)該先進(jìn)行粗車，粗加工去除大部分余量后安排穩(wěn)定處理消除應(yīng)力工序，熱處理后及半精車前安排了修復(fù)基準(zhǔn)面工序，以減少機(jī)匣變形， 此工序要求機(jī)匣在自由狀態(tài)下基準(zhǔn)面的平面度≤0.03 mm。表面是后續(xù)半精車和精車的基準(zhǔn)，為保證基準(zhǔn)面平面度要求，安排在立車加工。由零件結(jié)構(gòu)看出該件裝夾定位性不好，需預(yù)留工藝邊方便后續(xù)精車、鉆鏜銑、電加工孔工序的裝夾。零件徑向有32處φ12后發(fā)蘭通氣孔、64處φ10.1主燃孔、32處φ13.8摻混孔、軸向24處φ6.4后發(fā)蘭安裝孔。其次大端有2處深槽：一處槽深14寬9角度15、另一處槽深31寬4角度15，且6段型面帶有寬2.1深7的環(huán)槽，如機(jī)械加工這些孔和槽，零件壁薄受力大會(huì)導(dǎo)致變形嚴(yán)重，安排了粗打孔，再由加工中心精鏜孔，對(duì)氣膜孔采用電火花加工。

2.2 數(shù)控精車分析

型面加工是該件研制加工重點(diǎn)、難點(diǎn)。由于型面錐度不同、敞開性差，加工過程中零件實(shí)時(shí)變形，讓刀現(xiàn)象非常嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致同一部位沿型面壁厚尺寸不均等現(xiàn)象。主要難點(diǎn)有：1）零件尺寸精、薄壁（沿型面1.2±0.05mm）、易變形，選擇合適的走刀軌跡。2）大端槽比較深（一處槽深14寬9角度15 、另一處槽深31寬4角度15）、6段環(huán)槽（深7寬2.1），加工過程中易打刀，造成零件報(bào)廢，選擇合適的加工方法和切削參數(shù)，非常必要。3）由于零件為環(huán)形、薄壁類零件，型面復(fù)雜，在加工過程中，如果刀具結(jié)構(gòu)選擇不當(dāng)或刀具的裝夾位置選擇不當(dāng)，刀具易與零件發(fā)生干涉，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)刀具和刀具的裝夾位置進(jìn)行調(diào)整。

2.3 總方案分析

通常一道工序在車加工中首先是去除端面余量，然后進(jìn)行車內(nèi)、外表面的加工，對(duì)于高溫合金材料的薄壁機(jī)匣按這種方法加工時(shí)，機(jī)匣變形大，端面變形嚴(yán)重，在加工端面時(shí)應(yīng)將端面留0.5mm的余量。扎槽時(shí)零件變形大，應(yīng)先粗扎槽。再用內(nèi)外循環(huán)均勻去除機(jī)匣內(nèi)外表面的余量。最后再對(duì)端面進(jìn)行車加工。由于零件下部剛性較好，因此整個(gè)切削過程均為由上端至下端。加工難點(diǎn)主要通過以下措施解決：1）分階段加工。零件分為粗車-細(xì)車-精車，每階段均勻去余量，減小零件應(yīng)力分布不均勻程度。2）合理安排熱處理工序。在零件的毛料狀態(tài)和粗加工后進(jìn)行熱處理工序，消除機(jī)加過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。3）控制走刀路線。關(guān)鍵工序—細(xì)車、精車中，規(guī)定刀具走刀路線，減少和調(diào)整切削力，控制加工變形。4）控制切削參數(shù)。為減少零件變形，在加工過程中嚴(yán)格地控制切削參數(shù)。5）增加系統(tǒng)剛性。

2.4 數(shù)控加工切削參數(shù)的選擇

通過對(duì)零件試驗(yàn)加工，總結(jié)出以下切削參數(shù)較適合此類零件、此種材料的數(shù)控車加工：

型面車加工：

n=35r/min。fn=0.18～0.2 mm/r。aP=0.1～0.5 mm。

槽車加工：

n =15r/min。fn=0.07～0.1mm/r。

2.5 氣膜孔的加工工藝分析

發(fā)動(dòng)機(jī)為具有更好冷卻性能，在火焰筒外壁上設(shè)計(jì)了上千個(gè)直徑在φ1.2～φ1.6、位置度φ0.3的徑向氣膜孔，這些小孔加工一直是機(jī)械加工難點(diǎn)。

電火花打孔是電極與金屬間放電產(chǎn)生高溫腐蝕金屬達(dá)到穿孔的目的，用于加工超硬鋼材、硬質(zhì)合金、銅、鋁及任何可導(dǎo)電性物質(zhì)的細(xì)孔。最小可加工0.015mm的小孔，也可加工有錐度的小孔，被廣泛使用在精密零件加工中?；鹧嫱采闲】讛?shù)量多，采用單電極打孔速度慢，采用排電極群孔加工工藝，選用紫銅電極進(jìn)行加工。

3 總結(jié)

通過該零件的研制，對(duì)大型薄壁件的工藝加工有了更系統(tǒng)化的分析，從工藝路線的安排、余量分布、以及UG軟件編制循環(huán)程序的應(yīng)用，同時(shí)掌握此類零件的數(shù)控加工方法和該類材料數(shù)控切削參數(shù)的選擇，總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)：1）選擇小刀尖半徑刀片（一般R在0.2～0.4），以避免變形，但要保證刀具壽命，刀尖半徑不能太小。2）減少主切削角：粗加工時(shí)為6°～8°，精加工時(shí)為10°～12°，讓零件強(qiáng)度高的部分或夾具承受載荷。3）減少切深：該材料型面車加工選擇切深范圍在0.1～0.5 mm。4）不要讓刀具過多滯留在加工表面上。5）降低切速：該材料型面加工8～35r/min。6）許多機(jī)匣壁很薄，薄壁件的變形是一個(gè)重要的問題，由于切削壓力和剪切應(yīng)力過大，產(chǎn)生的部分熱量會(huì)引起零件變形，在壁非常薄的部分熱量會(huì)穿透到截面所有部分，引起金相顯微組織損傷，此時(shí)為降低切速，限制熱量集中，可以使用硬度合金刀具。7）在某種情況下，切削方向非常重要，例如：一些薄壁件在加工中出現(xiàn)的振顫.變形問題，可由根部向外車削改為由外向根部切削加以解決，用該方法可將切削力集中于裝夾上。

結(jié)語(yǔ)

通過調(diào)整加工方式以及對(duì)刀具的優(yōu)化，調(diào)整走刀路線等一系列新技術(shù)，增強(qiáng)機(jī)匣加工技術(shù)的同時(shí)使加工成本大幅降低。特別是車削、小孔加工技術(shù)在復(fù)雜的薄壁環(huán)形零件上得到應(yīng)用，積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

[1]王愛玲，等.機(jī)匣制造技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社.