航空發(fā)動機中小零件數(shù)控車削的高效加工探討

翟瑩瑩++潘磊

摘 要：在航空發(fā)動機中小零件加工中，采用先進可控的數(shù)控車削技術(shù)，有利于提升零件的加工質(zhì)量，提高航空發(fā)動機的整體性能。使用復雜零件的超精密加工發(fā)發(fā)，對小零件進行成型加工，使用小工具CCOS技術(shù)完成零件的切削和磨削，技術(shù)人員應(yīng)該在數(shù)字化工業(yè)設(shè)計中做好工藝設(shè)計層、工藝工控層和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層的輔助性工作，滿足發(fā)動機零件的加工要求。本文從航空發(fā)動機中小零件數(shù)控車削加工特點進行討論，提出幾點有利于小零件數(shù)控車削加工效率加強的可行性建議。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機；小零件；數(shù)控車削；高效加工

中圖分類號：TG519 文獻標識碼：A

一、航空發(fā)動機小零件高效加工技術(shù)應(yīng)用重點分析

在航空發(fā)動機中小零件數(shù)控加工活動中，技術(shù)人員應(yīng)該對數(shù)字化工業(yè)設(shè)計系統(tǒng)進行優(yōu)化，建設(shè)高效的零件數(shù)控車削加工架構(gòu)模式。在發(fā)動機小零件設(shè)計的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換層研發(fā)過程中，技術(shù)人員應(yīng)該認真采集零件的三維設(shè)計數(shù)據(jù)，建立仿真三維模型，根據(jù)三維工藝數(shù)據(jù)的注釋確定數(shù)控車削的具體參數(shù)。在小零件的數(shù)控車削設(shè)計層中，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)工藝模型的幾何信息進行分析，建立高效的加工工藝方案。根據(jù)主工藝模型的幾何特征和尺寸關(guān)聯(lián)的信息選擇利于高效加工的合適尺寸。根據(jù)主工藝模型安裝切割精準度更高的智能刀片，在零件的余量規(guī)劃設(shè)計中，技術(shù)人員應(yīng)該做好余量輪廓與關(guān)聯(lián)參數(shù)的采集和分析工作。航空發(fā)動機中小零件數(shù)控車削一種常見的加工方案是ELID-V磨削方法。它采用金剛石磨粒作為反應(yīng)床，將工件墊襯到工件氧化層上部，金剛石磨粒采用電動機控制進給速度的方式完成加工操作。采用冷卻液水電解的方式，生成氫氧根離子為復雜形狀的小零件進行精準性較強的定位加工處理。

二、航空發(fā)動機中小零件數(shù)控車削的高效加工技術(shù)應(yīng)用探討

（一）針對不同材料類型選擇合適刀具。為了滿足小零件高效加工的技術(shù)需要，加工人員可以繪制零件加工的余量圖，并且采用VAVE工具生成檢驗工序的模型，采用回轉(zhuǎn)修剪的方法，生成小零件車銑切削的工序模型，完成小零件超精密加工成形操作。根據(jù)不同硬度和大小的零件，選擇不同的切削刀具，能夠提升小零件的加工效率。采用鎢鈷類硬質(zhì)合金材料的刀具，其刀具的磨損程度比較低，售價也比較低，有利于控制生產(chǎn)成本，可以用它對硬度較高的棒材零件進行加工。鎢鈷類硬質(zhì)合金車削刀具的密度為14.3g/cm?～15.3g/cm?，它的硬度最高能夠達到91.5HRA，最低為89HRA，彈性模量為610-640GPA，抗彎強度為1.08-2.16GPA，此種切削刀具的斷裂韌度為10MPa/㎡～15MPa/㎡，其導熱系數(shù)為75.4-87.9W/M-K，耐熱性為800℃。切削速度比值為3.2-4.8。如果想要選用耐熱性更高的切削刀具，可以選擇耐熱性為900℃的鎢鈦鈷類硬質(zhì)合金，或者耐熱性更好但是切削速度不可調(diào)的CBN立方碳化硼材質(zhì)的刀具。此種材料的刀具耐熱性為1400℃～1500℃之間。

（二）特殊零件高速定位加工技術(shù)應(yīng)用分析。在回轉(zhuǎn)體類發(fā)動機小零件數(shù)控車削加工活動中，技術(shù)人員應(yīng)該做好工藝分析工作。根據(jù)具體參數(shù)設(shè)計出仿真程度較高的毛坯模型，并且以此來確定車削加工的工序規(guī)劃和余量分配計劃。有些特殊形狀的小零件需要使用高速定位精密加工技術(shù)，可以采用PCD聚晶金剛石材料刀具進行加工，它的切削速度比值為10-25，并且導熱系數(shù)非常高，最高可達210W/M-K，能夠滿足長時間高速度大功率的零件加工需要。但是這種聚晶金剛石材料的價格相當高昂，大量裝備與數(shù)控機床流水線將會增加生產(chǎn)成本。使用工藝數(shù)據(jù)信息編輯器進行特征交互提取處理，將采集來的小零件數(shù)據(jù)特征轉(zhuǎn)換成利于刀具選擇和設(shè)計的參數(shù)，根據(jù)具體的工藝模板選擇合適的放大器。使用制造依據(jù)提取工具進行小零件工藝信息編輯和輸入，最后形成數(shù)控機床三維設(shè)計數(shù)據(jù)加工工藝本體。使用車削放錯程序，確定好坐標軸圓點與零件和夾具的關(guān)系，提升工藝本體加工的質(zhì)量。根據(jù)工藝本體中G54Z向高度確定夾具的高度，然后對零件的基準面高度進行調(diào)整。

（三）建立數(shù)字化協(xié)同工藝管控車削加工模式。在航空發(fā)動機中小零件數(shù)控車削高效加工活動中，技術(shù)人員應(yīng)該做好數(shù)字化協(xié)同工藝管控工作。在小零件加工的過程中，應(yīng)該面向需求的矢量標準進行刀具切削角度的調(diào)整，并且基于前期數(shù)控車削的參考標準進行刀具和刀架位置的自動校核。在零件數(shù)控車削加工活動中，還應(yīng)該做好工藝輔助創(chuàng)建工作，定期對數(shù)控機床中三維參數(shù)的變化情況進行采集，并且使用工藝數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理方法，對數(shù)控機床的工藝執(zhí)行標準進行校核。對航空發(fā)動機中小零件進行高效切削加工，技術(shù)人員應(yīng)該選擇合適的材料生產(chǎn)小零件中常見的承力螺栓、螺母接頭等緊固材料。在車削加工中，選擇AISI422型號的不銹鋼或者530A40型號的結(jié)構(gòu)鋼完成車削作業(yè)。AISI422型號的不銹鋼適用于制造發(fā)動機內(nèi)部潮濕條件下工作的承力件，用于渦輪、燃燒室部分的螺栓、螺絲釘和螺母接頭等的加工生產(chǎn)。在數(shù)控車削加工中，使用不銹鋼材料進行小零件的加工，能夠提高零件在室濕強度、持久強度較高情況下，零部件的韌性和抗氧化性能。采用冷變形車削焊接的方法，制造出形狀復雜的模鍛件和焊接結(jié)構(gòu)件，零件的易切割性能較好。

結(jié)語

在航空發(fā)動機中小零件數(shù)控車削控制中，技術(shù)人員應(yīng)該建立參數(shù)化的產(chǎn)品模型，并且創(chuàng)建父版工藝模型，建立與之對應(yīng)的模型加工工序。根據(jù)零件的大小適度修改模型參數(shù)，從而生成新版的工藝工序模型，在數(shù)控機床操作端完成合理調(diào)試之后，用以生產(chǎn)系列化工序的零件。在數(shù)控操作方案的制定中，按照發(fā)動機生產(chǎn)制造行業(yè)內(nèi)小零件工藝設(shè)計規(guī)則確立工藝模板。

參考文獻

[1]季江寧.航空發(fā)動機小零件數(shù)字化設(shè)計體系開發(fā)與研究[J].航空標準化與質(zhì)量，2004（2）：34-37.