孟震威 時(shí) 旭 李萌萌 鄭 飛

（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)（有限）責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

1 概述

隨著我國(guó)航空業(yè)的不斷發(fā)展，新型發(fā)動(dòng)機(jī)的研制進(jìn)程進(jìn)一步的加快，其中某型機(jī)零級(jí)輪盤作為高壓壓氣機(jī)的第一級(jí)，采用新型鈦合金材料TC8-1，該零件外廓尺寸遠(yuǎn)小于常規(guī)壓氣機(jī)盤類零件且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給加工帶來很大困難，需從工藝路線、刀具結(jié)構(gòu)、切削用量、模擬加工和數(shù)控程序編制等方面對(duì)該零件進(jìn)行分析、研究。掌握這種小直徑結(jié)構(gòu)盤類件的加工技術(shù)，能夠提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)新型鈦合金輪盤的制造水平。

2 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該零件外徑尺寸僅Φ315mm，具有兩側(cè)對(duì)稱的輻板結(jié)構(gòu)，輻板壁厚較薄；零件單側(cè)具有對(duì)稱的雙卡圈槽結(jié)構(gòu)，深度1.8mm，槽寬1.6mm；零件的整體粗糙度較小,僅有部分倒角處要求粗糙度1.6，其他均為0.8μm ，零件整體尺寸雖小，但卡圈、凸耳、等結(jié)構(gòu)俱全，給機(jī)械加工帶來較大難度。

3 零件加工難點(diǎn)及解決方案

零件的車削加工難點(diǎn)主要由四個(gè)方面構(gòu)成：

1 ）由于零件內(nèi)外徑尺寸較小以及加工設(shè)備和刀具的限制，走刀軌跡需要考慮到多方因素，零件具有較薄的壁厚和較厚的輪轂，較大角度的刀具在加工中易發(fā)生干涉，而采用直柄球頭刀具進(jìn)行加工，由于球頭刀具刀R較大，無法完成止口處 圓角的加工要求；又考慮采用直柄球頭刀與菱形刀片互相接刀的加工方式，如接刀部位選擇在基準(zhǔn)面上，又不能滿足該表面平面度0.02mm的技術(shù)條件。經(jīng)過分析考慮刀具的實(shí)際使用情況提出兩種解決方案：第一、采用刀角為38度的偏刀桿配合R0.4的菱形刀片，將基準(zhǔn)面與輪轂部位一次加工完畢。其優(yōu)點(diǎn)是：加工一次完成，零件輻板無接刀痕跡，缺點(diǎn)是：刀具角度較小，刀尖處切削刃使用較少，切削深度較小，加工效率和表面質(zhì)量有所降低。第二、采用球頭刀具與偏刀相結(jié)合，在設(shè)計(jì)允許的部位進(jìn)行接刀，接刀部位位于基準(zhǔn)面與斜輻板交接處，圓弧軌跡切出。其優(yōu)點(diǎn)是：零件接刀不影響零件要求的尺寸及形位公差，能夠保證基準(zhǔn)面的平面度要求，球頭刀具能夠進(jìn)行大余量的切削，加工效率較高。缺點(diǎn)是：接刀位置偏低，由于零件輻板較短，零件加工中需要在輪轂上安裝壓蓋，在壓蓋的設(shè)計(jì)上要考慮到刀具是否干涉【1】。經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，第二種方式更有利于零件加工。

2 ）零件工藝尺寸鏈較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)給定部分尺寸公差較大，積累誤差也相應(yīng)增加，如不重新規(guī)劃零件尺寸，則在精車第二面工序及加工中由于測(cè)量方式的不同而存在一定的尺寸超差隱患，另外由于零件結(jié)構(gòu)特殊，部分測(cè)量表面較小，需要進(jìn)行測(cè)量基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，由于其公差較大，在零件后期的榫槽拉削工序、凸耳的銑削工序中零件的一致性將出現(xiàn)較大的誤差，測(cè)量數(shù)據(jù)也會(huì)出現(xiàn)一定的問

題，導(dǎo)致工藝人員需要不斷的根據(jù)實(shí)際加工尺寸進(jìn)行數(shù)控程序的調(diào)整，既容易造成零件的超差也增加了工藝人員的工作量，需要從精車加工的尺寸分布上進(jìn)行改進(jìn)。第一、對(duì)影響后續(xù)加工精度的過大尺寸公差進(jìn)行扣嚴(yán)。零件精車第一面的三層臺(tái)階面作為拉榫槽工序的測(cè)量基準(zhǔn)面，其尺寸原為和1.5±0.07，將其扣嚴(yán)至和1.5±0.02 ;零件內(nèi)孔尺寸公差也進(jìn)行扣嚴(yán)到0.05mm 。第二、進(jìn)行尺寸鏈的換算，考慮到精加工第二面，車加工端面中需要同一程序段加工，而零件的總厚度尺寸與輻板壁厚尺寸公差等級(jí)不同，若以總

厚為測(cè)量基準(zhǔn)則輻板尺寸存在超差隱患。另外，在后期的銑凸耳工序中，銑刀的對(duì)刀面與尺寸鏈指向面相反，數(shù)控程序編制中需要計(jì)算相關(guān)尺寸的實(shí)際測(cè)量值，如按同一銑加工程序進(jìn)行加工則存在切削量不足的現(xiàn)象，其誤差可達(dá)0.6mm，需將其尺寸鏈進(jìn)行調(diào)整，總厚度25.935分解為第一面軸向尺寸10.075、輻板壁厚4.96和第二面尺寸10.9；第二面尺寸4.538由軸向尺寸10.9和6.362保證 ；卡圈處壁厚尺寸22.758分解為第一面軸向尺寸10.075和第一面基準(zhǔn)到卡圈距離12.683，公差上也相應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整【2】。調(diào)整后的尺寸能夠使后續(xù)加工尺寸誤差控制在0.06mm以內(nèi)，對(duì)于凸耳處徑向0.4mm的公差來說，可完全將數(shù)控程序進(jìn)行固化。

3 ）零件雙側(cè)卡圈的車加工，由于其上下卡圈對(duì)稱分布，且槽寬相等，無論首先加工哪一側(cè)卡圈，第二個(gè)加工的卡圈處的鐵屑都會(huì)沿著刀具排屑槽擠入已加工的卡圈中，鐵屑一旦嵌入卡圈便可造成打刀現(xiàn)象的發(fā)生。為了避免打刀現(xiàn)象，可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行改善：第一、在刀具的選用上使用略窄于卡圈槽的刀具，使切出的切屑小于卡圈寬度，即便鐵屑進(jìn)入已加工的卡圈，也較容易通過冷卻液將其帶出。第二、減小刀具單次切入深度，根據(jù)卡圈槽深度將進(jìn)刀次數(shù)和退出排屑次數(shù)增加，在退刀過程中，設(shè)置準(zhǔn)停指令，清除切屑并完成退刀過程。在卡圈槽深和槽寬的測(cè)量上，可以采用樣膏和成型樣板進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)際應(yīng)用中，由于樣膏測(cè)量精度較低、測(cè)量用時(shí)較長(zhǎng)而不利于生產(chǎn)，故優(yōu)先選擇使用槽寬樣板和槽深樣板的通端、止端比對(duì)檢測(cè)方式。

4 ）零件的精車加工由于外圓與內(nèi)孔尺寸較為接近，整體呈圓環(huán)狀，在裝夾方式上，不能采用四爪卡盤進(jìn)行裝夾，易發(fā)生扭曲變形。實(shí)際生產(chǎn)中采用外側(cè)壓板，內(nèi)部壓蓋轉(zhuǎn)換壓緊的方法，使零件軸向受力，有效降低扭曲變形的幾率【3】。為了保證基準(zhǔn)的平面度要求，在零件的半精車加工中將近外圓面與輪轂面保持一致，在腐蝕檢查后增加平端面工序。

結(jié)語

該零件外圓尺寸小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給加工帶來很大困難。本文從工藝路線、刀具結(jié)構(gòu)、切削用量、模擬加工和數(shù)控程序編制等方面對(duì)整個(gè)機(jī)械加工過程進(jìn)行了分析、研究。從加工過程入手，給出了加工難點(diǎn)的解決方法，為TC8-1新材料高壓壓氣機(jī)零件的加工開辟了道路，為日后的零件加工積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

[1]透平機(jī)械現(xiàn)代制造技術(shù)叢書編委會(huì).盤軸制造技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[2]曹偉，陳慶焦，熊麗萍. 工藝尺寸鏈的應(yīng)用實(shí)例[J].機(jī)電工程技術(shù)，2013（06）.