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        航空發(fā)動(dòng)機(jī)精密軸承座加工技術(shù)應(yīng)用

        2016-12-26 09:52:46樊照遠(yuǎn)趙冬梅馬良韓冰梁娜
        關(guān)鍵詞:工藝優(yōu)化

        樊照遠(yuǎn)++趙冬梅++馬良++韓冰++梁娜

        摘 要:航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件在機(jī)械加工過(guò)程中,精密軸承座類零件的合格交付一直是研制中的難題。突出技術(shù)問(wèn)題是變形大,鑄件毛料質(zhì)量穩(wěn)定性差,總體工藝技術(shù)不成熟。本文參考鈦合金軸承座加工工藝路線、刀具和切削參數(shù)研究成果,研究高溫合金材料的軸承座工藝過(guò)程,為國(guó)內(nèi)高溫合金軸承座批量生產(chǎn)提供技術(shù)上的借鑒。

        關(guān)鍵詞:加工變形;鑄造軸承;工藝優(yōu)化

        中圖分類號(hào):V263 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        0.引言

        精密軸承座是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要承力部件,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大,對(duì)保證發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量和提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體運(yùn)轉(zhuǎn)壽命方面有著至關(guān)重要的作用,因此對(duì)精密軸承座的加工工藝與交付質(zhì)量有著更高要求。在各類軸承座加工過(guò)程中,鑄造類軸承座是較難加工的一類,結(jié)構(gòu)復(fù)雜且余量分布不均勻,重要精密尺寸及跳動(dòng)不能保證。如何提高鑄造高溫合金材料加工效率、降低產(chǎn)品生產(chǎn)周期與成本是目前航空企業(yè)面臨的重點(diǎn)問(wèn)題。本文通過(guò)開展軸承座類零件變形控制技術(shù)研究,解決軸承座加工后變形問(wèn)題,達(dá)到軸承座加工后尺寸及技術(shù)條件滿足設(shè)計(jì)圖要求。提高公司軸承座類零件的鑄造、加工技術(shù)水平,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整體使用性能。

        1.加工難點(diǎn)分析

        現(xiàn)以某項(xiàng)目的精密鑄造軸承座為例,軸承座上有供油、回油、通風(fēng)孔及三道密封環(huán),整體壁厚較薄,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度高;軸承座側(cè)面斜臺(tái)階孔延伸后與大安裝邊距離小,在銑加工和鉆孔過(guò)程中刀具易發(fā)生干涉,且懸伸長(zhǎng)度較長(zhǎng),刀具產(chǎn)生振動(dòng)。

        與以往研制的同類鑄件相比,在材料、結(jié)構(gòu)形式等方面差異很大。從材料方面看,以往加工軸承座材料為鈦合金,本次試驗(yàn)件為高溫合金,高溫合金鑄件相對(duì)鈦合金鑄件硬度要高,且硬度不均勻,表面硬化現(xiàn)象嚴(yán)重,易產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象,切削加工性差。

        2.工藝改進(jìn)與參數(shù)優(yōu)化

        2.1 工藝路線安排方面

        從零件結(jié)構(gòu)上進(jìn)行分析,零件變形主要是因?yàn)殍T造余量不均勻,加工受力不均勻,精加工基準(zhǔn)面狀態(tài)不好。為解決這些問(wèn)題,在工藝路線安排上采取如下方案:將鑄造不均勻部位的加工在粗加工過(guò)程完成,將精尺寸部位預(yù)留少部分余量在大部分余量加工完畢后去除。之后進(jìn)行型面及孔的加工,側(cè)面孔由于切削加工量小,且采取鏜加工方法,零件受力變形相對(duì)較小。

        2.2 余量分布方面

        原有工藝過(guò)程零件加工工序間余量較保守,精加工過(guò)程加工量大,雖然車加工完畢后零件合格,由于精車后進(jìn)行大部分鏜銑加工至最終形成尺寸檢驗(yàn)時(shí),精密尺寸存在超差現(xiàn)象。為避免此種情況發(fā)生,安排加工余量時(shí)減小細(xì)車、精車加工余量。不精密的尺寸及技術(shù)要求在細(xì)車工序加工到位,精車工序僅留少部分精密表面進(jìn)行加工,減少加工量以控制加工應(yīng)力及變形。

        2.3 裝夾方面

        經(jīng)分析增加輔助支撐,在懸臂腔填充白石蠟的方法增加系統(tǒng)剛性。長(zhǎng)懸臂加工部位的余量在粗、半精加工去除完畢,防止精加工后由于零件整體剛性差,產(chǎn)生加工不穩(wěn)定現(xiàn)象。大安裝邊為整環(huán)形結(jié)構(gòu),穩(wěn)定性較好,采用組合夾具,加工孔時(shí)增加輔助支承。小安裝邊為花邊結(jié)構(gòu),定位不穩(wěn)定,采用鋁盤自制夾具定位。

        2.4 刀具選擇方面

        側(cè)面斜孔采取機(jī)械加工的方法??紤]零件材料硬度高,針對(duì)開放面加工部位在現(xiàn)有條件選擇合適的加工刀具,確定側(cè)面斜孔及干涉部位倒角刀具方案。制訂選擇特殊的加長(zhǎng)刀桿,減震刀具的加工方案,保證零件加工的質(zhì)量。

        2.5 加工參數(shù)方面

        對(duì)以往加工材料硬度及狀態(tài)分析,參照切削手冊(cè)及現(xiàn)場(chǎng)加工經(jīng)驗(yàn),并在加工過(guò)程中驗(yàn)證并優(yōu)化切削參數(shù)。

        2.6 走刀路線方面

        加工大安裝邊孔時(shí),在對(duì)應(yīng)下部進(jìn)行輔助支撐,同時(shí)采取階梯2-3次鉆孔的方式加工,避免一次加工切削力過(guò)大造成的變形。銑花邊時(shí)采用對(duì)稱的銑削方式,對(duì)稱切除加工余量,減少銑加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,減少由此引起的變形。

        3.優(yōu)化后加工效果

        (1)基準(zhǔn)面及各工序變形情況

        經(jīng)優(yōu)化后,零件在精車加工前軸向基準(zhǔn)面平面度及圓周找正面跳動(dòng)均大幅度優(yōu)化,在精車后零件自由狀態(tài)與限制狀態(tài)尺寸基本保持一致,小端止口尺寸,大端止口尺寸及對(duì)應(yīng)圓周跳動(dòng)合格。

        (2)斜面深孔加工

        側(cè)面斜臺(tái)階孔使用整體臺(tái)階式加長(zhǎng)刀桿,刀具選用大于100長(zhǎng)的鉆頭與銑刀加工。在鏜加工精密孔剩余0.05余量時(shí),按每刀0.01進(jìn)給多次,最終加工孔尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

        (3)工藝提升

        基準(zhǔn)面配合及壓緊狀態(tài)前后是否變形是零件加工是否合格的關(guān)鍵,基準(zhǔn)面狀態(tài)越好,加工后的零件狀態(tài)越好。對(duì)于鑄造不均勻的表面,有鑄造硬化層,且加工余量分布不均勻,切削力相對(duì)較大且分布不均,加工中容易產(chǎn)生變形,為避免不均勻加工造成的變形,應(yīng)在精加工前將不均勻的表面去除。

        結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)對(duì)此課題的研究,對(duì)高溫合金鑄造軸承座變形控制方面有了一定的了解,摸索出一套針對(duì)高溫合金軸承座零件的加工方案,基本上滿足零件加工需求。但在加工殘余應(yīng)力等零件變形深層原因,有待進(jìn)一步地深入研究。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張景源.某型號(hào)軸承座加工工藝改善[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(11):47.

        [2]唐杭斌.軸承座工藝及模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].裝備制造技術(shù),2014(3):202-203.

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