航空發(fā)動機典型零件加工技術(shù)及裝備探討

潘磊++翟瑩瑩

摘 要：在航空發(fā)動機典型零件加工中，技術(shù)人員應(yīng)該積極應(yīng)用先進工藝，更新產(chǎn)品加工與誤差控制的理念，顯著提升發(fā)動機零件加工的品質(zhì)。航空發(fā)動機與一些普通機械設(shè)備相比有較為明顯的區(qū)別，航空發(fā)動機精密程度較高，零件形狀結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，零件的切除率大，對于生產(chǎn)工藝提出了較高要求。從技術(shù)實現(xiàn)角度出發(fā)，對航空發(fā)動機典型零件進行加工，技術(shù)人員應(yīng)該堅持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，使用配套的裝備解決材料難加工的問題。

關(guān)鍵詞：航空領(lǐng)域；發(fā)動機；典型零件；加工技術(shù)

中圖分類號：V263 文獻標(biāo)識碼：A

一、航空發(fā)動機典型零件加工的技術(shù)難度適應(yīng)性分析

發(fā)動機典型零件加工是一項技術(shù)難度較大的工業(yè)生產(chǎn)活動，技術(shù)人員既要選擇合適的沖擊工具和切削刀具等裝備，還要選擇合適的材料，才能夠制作出規(guī)格和質(zhì)量達標(biāo)的零部件。在航空發(fā)動機典型零件加工技術(shù)應(yīng)用中，技術(shù)人員應(yīng)該堅持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，積極應(yīng)用先進裝備對發(fā)動機典型零部件進行切割鉆削加工，提升發(fā)動機的使用性能。在航空發(fā)動機典型零件加工活動中，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)零件加工的要求，選擇合適的加工工藝。在技術(shù)實現(xiàn)角度，技術(shù)人員應(yīng)該對零件加工工藝內(nèi)容進行分析，選擇并且確定合理的加工方案。在機床零件處理中，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)零件的特點選擇和設(shè)計刀具，根據(jù)夾具與量具的特點確定切削用量，并且要編制和校驗完善的加工程序。認(rèn)真處理首件試加工現(xiàn)場中出現(xiàn)的各種問題，進行航空發(fā)動機復(fù)合加工工藝的定型與歸檔處理。航空發(fā)動機零件的精密程度比較高，零件的切削面積和角度比較大，選擇精密性車型腔體對零部件進行切削處理。

二、航空發(fā)動機典型零件加工技術(shù)及裝備探討

（一）發(fā)動機零件材料控制和CAD模型加工方案分析

在航空發(fā)動機典型零件加工活動中，技術(shù)人員可以使用金屬制作成復(fù)合材料的零件。在零件的切削加工中應(yīng)該加入性能獨特的原材料，添加鎢和鉬能夠降低零件切削加工處理的難度。在發(fā)動機零件的切削加工中添加鎢能夠提高材料的高溫強度和常溫強度，添加鉬能夠顯著提升材料的強度和韌性，提升發(fā)動機零件的使用效果。但是，在發(fā)動機典型零件加工中添加合金元素時，技術(shù)人員應(yīng)該重視材料導(dǎo)熱系數(shù)明顯下降的問題。在制定零件加工方案的過程中，技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)真分析零件的抗拉強度和沖擊韌度問題，選擇合適的材料進行加工處理。發(fā)動機曲軸一般使用QT700材料及虛擬性加工，缸蓋選用ZL101（ZALSI7Mg）材料進行加工。在零件處理過程中，可以采用零件圖形的數(shù)字處理方法，在三維立體模式中對零件加工的細節(jié)進行優(yōu)化。根據(jù)加工設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)確定零件處理的工步和進給路線，選擇合適的機床類型開始對零件進行加工。使用CAD模型處理方法，對發(fā)動機零件設(shè)計和加工方案進行數(shù)字化處理。建立單個典型精密零件的CAD模型特征信息表，包括制造資源庫的容量信息、該典型零件加工的工藝技術(shù)規(guī)范和工藝特征，針對零件的幾何特征信息進行加工特征的讀取，從而確定合適的切削參數(shù)。

（二）核心零部件建工與刀具裝備的選擇分析

發(fā)動機缸蓋的主要加工內(nèi)容為進氣門座圈/導(dǎo)管切削和上平面螺紋攻絲加工，技術(shù)人員應(yīng)該選擇合適的刀具材料裝備。在加工技術(shù)應(yīng)用中，技術(shù)人員應(yīng)該合理控制每齒進給量和每轉(zhuǎn)進給量，根據(jù)切削零件的進給量選擇合適的切削速度。在主軸轉(zhuǎn)速控制中，技術(shù)人員還應(yīng)該考慮到加工余量和耐用度的問題，提升典型零件的抗彎強度和斷裂韌度。航空發(fā)動機的凸輪軸是一種重要零件，它一般使用HT250型號的材料進行加工，其抗拉強度為250MIN/MPa，它的硬度和抗拉強度承受力都比較低，在高溫和高壓的狀態(tài)下很容易發(fā)生變形，其硬度為170～241HBS之間，航空發(fā)動機凸輪軸的材料力學(xué)性能有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，其伸長率不能小于0.5%，沖擊韌度不小于10～110kJ/㎡，導(dǎo)熱系數(shù)不小于0.580W/cm-k。除了發(fā)動機的凸輪軸之外，航空發(fā)動機的典型零件還有曲軸、缸體、缸蓋和連桿等零件。典型零件加工的技術(shù)重點是要選擇合適的刀具材料裝備，適合加工曲軸的刀具材料為PCD/CBN等，而適合加工缸體和缸蓋的裝備材料為高速鋼等。

（三）零件涂裝技術(shù)控制與質(zhì)量檢查細節(jié)介紹

根據(jù)零件的尺寸選擇合適的精銑端面槽，使用精密鏜床加工出鏜精密孔，并且對發(fā)動機典型零件的孔徑進行檢查。技術(shù)人員可以采用三坐標(biāo)測量機等精密儀器，對零件的尺寸加工進行檢查。使用在線測量的方式，及時地發(fā)現(xiàn)零件加工中存在的問題，將加工半成品的零件運送到車銑復(fù)合加工中心進行處理。半成品的航空發(fā)動機零件通常需要加裝土層，根據(jù)不同零件的應(yīng)用特點，選擇不同的涂層進行加工。TiN類的發(fā)動機零件為金黃色，它的硬度最低，為1800～2300HV之間，此種典型零件符合低速下的通用涂裝的技術(shù)要求，此類零件加裝涂層一般為CVD/PVD類的涂層。TiN類的發(fā)動機零件為紫黑色，它的硬度比較高，為2300～3500HV之間，此種典型零件符合高速下的通用涂裝的技術(shù)要求，此種材料可以用來加工制作難加工的航空零件。此類零件加裝涂層一般為CVD類的涂層。

結(jié)語

在發(fā)動機典型零件加工活動中，技術(shù)人員應(yīng)該設(shè)計科學(xué)合理的加工方案，積極應(yīng)用先進裝備對發(fā)動機典型零部件進行切割鉆削加工，提升發(fā)動機典型零件的加工質(zhì)量。技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)典型零件設(shè)計模型和裝備的性能建立材料典型特征庫，在零部件加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)中對加工方法進行自動調(diào)用。在典型零件的后置處理中，技術(shù)人員應(yīng)該對刀具軌跡進行科學(xué)設(shè)計。根據(jù)工件材料和機床參數(shù)庫的治療新型，在數(shù)控機床控制面板對刀具切削角度和速度進行合理地編輯和修改。

參考文獻

[1]程耀楠，張悅.航空發(fā)動機典型零件加工技術(shù)與刀具應(yīng)用分析[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報，2014（3）：110-116.