韋煥榮

摘 要：閉式整體葉盤是航空發(fā)動機的關(guān)鍵零件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，在實際加工過程中通常采用多軸數(shù)控加工?；诖耍疚闹饕芯块]式整體葉盤五軸數(shù)控加工技術(shù)，希望對相關(guān)人員有所啟示。

關(guān)鍵詞：閉式整體葉盤;五軸數(shù)控加工;加工工藝

引言：只有做好閉式整體葉盤的數(shù)控加工工藝，才能夠促使閉式整體葉盤的質(zhì)量能夠得到保障，進而才能夠符合實際使用需求，由此可見，在采用五軸數(shù)控技術(shù)進行閉式整體葉盤的加工時，一定要規(guī)范工藝流程，細致的做好每一步工藝流程的工作，進而才能夠?qū)崿F(xiàn)對零件的完美加工。

1 閉式整體葉盤概述

閉式整體葉盤是航天發(fā)動機的核心部件，整體式葉盤能夠?qū)崿F(xiàn)一個零件、較強力學(xué)性能，從而促使航空發(fā)動機能夠省去一些不必要的零件，進而促使航空發(fā)動機的重量大幅度降低，促使發(fā)動機擁有更好的推動比。整體式葉盤分為閉式整體葉盤和開式整體葉盤，而據(jù)筆者調(diào)查研究現(xiàn)實，閉式整體葉盤相比于開式整體葉盤而言，其內(nèi)輪轂、外輪轂與葉片是連接在一起的，整體空間結(jié)構(gòu)好，故而能夠避免氣流在榫頭出存處較大的流失現(xiàn)象，為航空發(fā)動機能夠發(fā)揮出良好的整體性能提供保障[1]。

2 閉式整體葉盤的結(jié)構(gòu)分析

閉式整體葉盤的結(jié)構(gòu)主要包括內(nèi)輪轂、外輪轂和葉片。內(nèi)輪轂是在閉式整體葉盤的結(jié)構(gòu)中主要起到的是為葉片傳輸動力的作用，其位于閉式整體葉盤的中間部位，呈現(xiàn)的是回轉(zhuǎn)體的狀態(tài)。外輪轂位于閉式整體葉盤外部的環(huán)，與葉片相連。葉片是閉式整體葉盤的核心，呈現(xiàn)曲線條的形狀[2]。

3 閉式整體葉盤五軸數(shù)控加工技術(shù)分析

3.1 閉式整體葉盤加工通道區(qū)域

在進行閉式整體葉盤的數(shù)控加工時，首先需要確定閉式整體葉盤的加工區(qū)域，進而才能夠促使閉式整體葉盤的數(shù)控加工能夠有效進行。閉式整體葉盤的加工區(qū)域主要包括單通道內(nèi)環(huán)加工區(qū)域和單通道外環(huán)加工區(qū)域，而在進行這兩個區(qū)域的數(shù)控加工時，單通道內(nèi)環(huán)加工區(qū)域需要與閉式整體葉盤的內(nèi)輪轂相鄰，而單通道外環(huán)加工區(qū)域需要與閉式整體葉盤的外輪轂相鄰。

3.2 閉式整體葉盤五軸數(shù)控加工工藝分析

現(xiàn)階段，常用的閉式整體葉盤為TC4材料，因此本文選取TC4材料的閉式整體葉盤進行分析，其基本參數(shù)為：（1）材料：TC4;（2）直徑：249.2;（3）總高：37;（4）孔徑：120;（5）葉片數(shù)：29。

首先，從閉式整體葉盤五軸數(shù)控的加工難點來分析。由于閉式整體葉盤主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域航空發(fā)動機零件的制作，而航空發(fā)動機對零件的要求是需要為航空發(fā)動機提供一定的發(fā)動動力，而閉式整體葉盤所制作的零件就必須滿足航空發(fā)動機對動力的需求，而通常情況下，為了滿足航空發(fā)動機對零件的動力學(xué)需求，往往采用使用較多葉片數(shù)的形式來增加零件的力學(xué)動能，然而據(jù)筆者調(diào)查研究現(xiàn)實，由于葉片的扭角較大，而閉式整體葉盤五軸數(shù)控加工既要保證閉式整體葉盤的力學(xué)性能，還需要保證閉式整體葉盤的整體質(zhì)量，這就導(dǎo)致閉式整體葉盤五軸數(shù)控的加工較為困難。一方面，通過上文對TC4材料的閉式整體葉盤分析可知，該閉式整體葉盤壁較薄，加之TC4材料拉伸性能較好，受力易變形，因此，在實際加工過程中閉式整體葉盤受外力的作用的情況是不可避免的，而當閉式整體葉盤受外力影響時，則會導(dǎo)致閉式整體葉盤產(chǎn)生形變，進而導(dǎo)致閉式整體葉盤無法為零件提供良好的力學(xué)性能。另一方面，閉式整體葉盤通道較窄，而這就導(dǎo)致在使用刀具進行加工時，閉式整體葉盤能夠基于刀可移動空間的范圍較窄，經(jīng)常存在刀具損害閉式整體葉盤表面的現(xiàn)象，同時，由于閉式整體葉盤通道較窄，導(dǎo)致在進行閉式整體葉盤五軸數(shù)控加工時只能夠采用單面加工的形式，而對另一面加工時需要將閉式整體葉盤翻面，這就導(dǎo)致加工流程較為繁瑣。

其次，從閉式整體葉盤加工工藝內(nèi)容來分析?，F(xiàn)階段，在使用五軸數(shù)控技術(shù)對閉式整體葉盤進行數(shù)控加工時，往往會使用鈦合金、高溫合金等材料對閉式整體葉盤進行加工，然而，在實際加工的過程中，為了保證加工材料的形狀、性能滿足閉式整體葉盤的加工需求，需要對高溫合金、鈦合金等材料進行切削，且若不能夠?qū)﹂]式整體葉盤五軸數(shù)控加工工藝進行合理的控制，則會導(dǎo)致加工材料存在毛坯余量較大，進而出現(xiàn)材料浪費的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致加工成本大量增加，因此，制定一套科學(xué)、合理的閉式整體葉盤五軸數(shù)控加工方案尤為重要。在進行閉式整體葉盤的五軸數(shù)控加工時，相關(guān)工作人員需要先了解閉式整體葉盤的結(jié)構(gòu)特點，并根據(jù)閉式整體葉盤結(jié)構(gòu)特點分析零件數(shù)控加工的可行性，從而編制出初始的閉式整體葉盤加工流程，并結(jié)合零件的設(shè)計圖紙，對閉式整體葉盤數(shù)控加工的編程原點進行合理的選擇，隨后根據(jù)加工編程原點、零件圖紙對初始加工流程進行修改，并制作加工工序、裝夾方式等，最后需要根據(jù)閉式整體葉盤的加工流程結(jié)合零件的設(shè)計圖紙選擇合適的加工機床，并合理的設(shè)置切削參數(shù)，制定走刀路徑，從而達到保證閉式整體葉盤數(shù)控加工質(zhì)量的同時盡可能的避免出現(xiàn)材料資源浪費的現(xiàn)象。

最后，從閉式整體葉盤加工工藝流程的角度來分析。由于閉式整體葉盤加工工藝較為復(fù)雜，且加工難點較多，對于每一道工序的要求都是非常的嚴格，因此，在實際對閉式整體葉盤進行數(shù)控加工時，往往會采用五軸聯(lián)動數(shù)控機床對閉式整體葉盤進行加工，以此來保障加工的質(zhì)量。通常情況下，閉式整體葉盤數(shù)控加工工序包括毛坯制造、外形車削、五軸加工及成品檢測等內(nèi)容，而選用五軸聯(lián)動數(shù)控機床對閉式整體葉盤進行數(shù)控加工時，需要在原工序的基礎(chǔ)上提高切削效率、減少切削應(yīng)力，從而才能夠促使加工出來的零件質(zhì)量更好、力學(xué)效果更好。因此，在進行毛坯制造時，為了減少加工應(yīng)力對閉式整體葉盤的產(chǎn)生的形變影響，需要在毛坯粗車加工時在閉式整體葉盤的外部邊緣地區(qū)留有一部分的余量，除此之外，還需要對進行完毛坯加工后的閉式整體葉盤進行加工應(yīng)力熱處理，以幫助閉式整體葉盤消除加工應(yīng)力，避免產(chǎn)生形變。在進行外形車削時，為了減少加工應(yīng)力對閉式整體葉盤的產(chǎn)生的形變影響，需要在閉式整體葉盤葉片的進口處和出口處分別留有余量，由于葉片較薄，極易受加工應(yīng)力的影響，因此需要用余量的力學(xué)作用來減輕加工應(yīng)力的影響。由于單通道內(nèi)環(huán)加工區(qū)域與內(nèi)輪轂相離較近，單通道外環(huán)加工區(qū)域與外輪轂相離較近，故而在進行單通道加工時可同時進行內(nèi)輪轂和外輪轂的精加工，通常情況下需要進氣端與出氣端分別進行加工，以此來避免在加工過程中刀具對閉式整體葉盤產(chǎn)生劃傷而出現(xiàn)刀痕。在進行閉式整體葉盤的根部清理時，需要用小直徑的錐度球頭刀對閉式整體葉盤的根部區(qū)域進行清理。在進行完上述流程之后，需要對閉式整體葉盤的成品進行檢測，主要檢測目標為閉式整體葉盤的加工質(zhì)量，包括是否存在劃痕、是否存在毛刺等問題，若發(fā)現(xiàn)存在上述問題則需要利用研磨的方式將較小的劃痕和毛刺進行修復(fù)，而當劃痕和毛刺較大時，則需要重新進行數(shù)控加工。

結(jié)論：綜上所述，由于閉式整體葉盤是現(xiàn)階段我國航空發(fā)動機零件的主要材料，因此，做好閉式整體葉盤的數(shù)控加工工藝尤為重要。由于閉式整體葉盤數(shù)控加工難度較高，工藝較為繁瑣，故而采用五軸聯(lián)動數(shù)控加工機床，在加工的過程中，需要嚴格按照規(guī)定的加工工藝內(nèi)容及加工工藝流程進行加工，從而才能夠在保證閉式整體葉盤完整力學(xué)性能的同時提高閉式整體葉盤的加工質(zhì)量。

參考文獻：

[1]楊濱濤; 夏崢嶸; 陶建民.閉式整體葉盤流道粗加工分層區(qū)域邊界刀路刀軸計算方法[J].新技術(shù)新工藝，2019，03（25）：148-149.

（廣西工業(yè)技師學(xué)院，廣西 南寧 530031）