航空發(fā)動機(jī)整體葉盤加工工藝分析

田喜明

（海軍裝備部，陜西西安 710021）

0.引言

整體葉盤對航空發(fā)動機(jī)有重要的意義，其應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)中，可以提高飛機(jī)整機(jī)的性能和穩(wěn)定性，但同時也是航空發(fā)動機(jī)加工中的一個難點和重點。本文分析了影響整機(jī)質(zhì)量的因素，指出傳統(tǒng)的分體設(shè)計方法對整體葉盤質(zhì)量的影響較大。因此，我們必須積極開展關(guān)于航空動力葉片加工技術(shù)的研究和應(yīng)用，只有這樣才可以進(jìn)一步提高機(jī)械質(zhì)量和航空發(fā)動機(jī)的整體效率。

1.航空發(fā)動機(jī)整體葉盤在結(jié)構(gòu)與加工方面的特點

采用焊接方法，具體的焊接方法是采用電子束焊接，具體工藝在于葉片上的板焊接采用摩擦或焊縫真空成形，葉片焊接質(zhì)量高；氣囊的處理主要依靠機(jī)械通道，通道與整個航空發(fā)動機(jī)葉片的機(jī)械效率密切相關(guān)，為了有效地提高機(jī)械效率，縮短機(jī)械循環(huán)，有必要對航空發(fā)動機(jī)剛性通道進(jìn)行研究和應(yīng)用[1]。

2.發(fā)動機(jī)整體葉盤通道加工的介紹

航空發(fā)動機(jī)外形的工程設(shè)計方法多種多樣，每種處理方法都有其自身的特點和不足，以飛機(jī)發(fā)動機(jī)整體葉盤通道的工藝和方法工程進(jìn)行如下介紹：

2.1 機(jī)械銑削加工

機(jī)械磨削是航空發(fā)動機(jī)最常用和最重要的工作技術(shù)，可分為磨削、精加工和直線磨削。隨著磨削深度的增加，徑向力增大。但越來越多地用于處理大型、異構(gòu)和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

鑲塊銑削是Z軸銑削法的又一種。當(dāng)銑削彈簧適用于航空發(fā)動機(jī)通道的不均勻加工時，銑削彈簧可采用插入銑削法，Z軸采用銑床的原始零件，磨床的下邊緣采用面銑。彈簧銑削用于氣動馬達(dá)運(yùn)動的不均勻加工時，旋轉(zhuǎn)面主要用來逼近面，使磨床具有相對穩(wěn)定的切削力和較小的切削變形，能保持相對穩(wěn)定的切削。

無論是用小幅進(jìn)給還是增高側(cè)向步距，都能保持切口相對穩(wěn)定。金屬工件和其他超合金材料的銑削效果好，切削效率高，擺線銑削是指沿圓弧和直線進(jìn)行切削時的銑削，為了減小銑床與工件的接觸角，發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道的加工采用直線磨削，進(jìn)一步提高了切削效率，大大縮短了刀具的長度[2]。

2.2 電火花加工

電火花加工可以實現(xiàn)更復(fù)雜的表面處理，但在磨削的情況下，其效果很低，特別是在加工過程中。因為在加工過程中，電沉積降低了電火花加工的精度。在整個退刀過程中，需要頻繁更換機(jī)電極，這進(jìn)一步增加了加工成本[3]。

2.3 電化學(xué)加工

電解處理主要以金屬電解陽極溶液的形式進(jìn)行，產(chǎn)品不受剪切和熱影響，因此電化學(xué)加工是航空發(fā)動機(jī)電路加工電機(jī)的一種優(yōu)良方法。電化學(xué)和電化學(xué)加工電子加工技術(shù)，在一定程度上也涵蓋了數(shù)控機(jī)床以及電化學(xué)機(jī)床的工作特點。通過數(shù)控技術(shù)，我們經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)應(yīng)用的最大缺陷在于加工精度低，因為航空業(yè)發(fā)展需要較高的精度，它的缺點也限制了在航空發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道加工中的應(yīng)用[4]。

3.各種銑削方式在葉盤加工中的分析

與側(cè)銑相比，插銑加工在加工精度上有很大的優(yōu)勢，銑床進(jìn)氣廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)葉片的一般型面加工，整個葉片的自由面近似為線性包絡(luò)線，采用內(nèi)插銑削技術(shù)對航空發(fā)動機(jī)葉片進(jìn)行了粗加工。采用插銑技術(shù)，刀具上的徑向力更加均勻，有效避免了徑向切削力引起的顫振，加工效率可提高100%左右，特別是長銑刀插銑零件，插銑的優(yōu)點比側(cè)銑更明顯。由于擺線銑削具有不同的進(jìn)給特性，其刀具的進(jìn)給速度和瞬時切削功率與其他方法相比較低。由于采用圓周運(yùn)動，徑向切削力小于側(cè)銑和內(nèi)銑，沖擊小，能高質(zhì)量地加工航空發(fā)動機(jī)的整個輪廓流動面[5]。

4.整體葉片的加工關(guān)鍵工藝技術(shù)

在葉片整體加工中，葉片修整過程不可或缺，其主要采用兩種加工工藝：磨削加工和全修整工藝。這兩種工藝的加工質(zhì)量，在很多因素的影響下，可以直接影響葉片的修型質(zhì)量和葉片的最終加工質(zhì)量的穩(wěn)定性[6]。

冷裝技術(shù)作為葉片加工技術(shù)的核心部分，其重要意義在于葉片冷封的基礎(chǔ)是工藝突起，在磨削過程中，葉片通過兩個錐形孔進(jìn)行測量，主要在軋制前，在軋制過程中，在這方面，對試軋過程中的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的研究，包括布盧米特粗加工和精加工。通過我們內(nèi)部各種數(shù)據(jù)對比，我們才確定了在葉片型線加工方面的技術(shù)要求。在葉片軋制過程中，具有能量較低的缺陷，如果想有效消除軋制后的工藝應(yīng)力，那么就必須進(jìn)行熱退火。因為刀片結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且刀片的硬度高，在加工過程中會經(jīng)常產(chǎn)生磨粒損傷。這就是在葉片軋制過程中，每一個軋制過程結(jié)束后，需要進(jìn)一步預(yù)熱退火工藝的原因，其主要目的就在于確保后續(xù)加工的質(zhì)量。

在葉片加工過程中，整個切削過程主要是通過一些相應(yīng)的、已有的模型器具進(jìn)行單邊切削。整個葉片切削過程可以縮短整個切削時間，在加工過程中，它是對砂輪進(jìn)行切削的過程，從而有效地提高葉片的加工效率，使針孔的特性滿足所有要求，從而，為了盡量減少沖擊器與葉片的接觸頻率，有效避免整個切削過程中的加工質(zhì)量問題，經(jīng)過磨削和全切后，葉片主要由滿足加工要求的兩部分組成。如果想要保證葉片的加工精度，我們還需要進(jìn)行不同程度的后續(xù)拋光。在各個拋光的過程中，葉片一般都采用柔性拋光和砂帶磨削，這兩種拋光方法不僅提高了葉片加工的自動化程度，而且在一定程度上提高了其加工效率，還有效地保證了葉片的加工尺寸和精度，減少尺寸超差的情況出現(xiàn)的次數(shù)，同時避免了葉片加工中因尺寸引起的波紋問題，目前葉片拋光是通過數(shù)字編程實現(xiàn)的。我們只需要輸入各種簡單的編程數(shù)據(jù)，并且設(shè)置拋光路徑的數(shù)據(jù)。自動葉片拋光的提供有效的提高了葉片拋光技術(shù)的發(fā)展，滿足了要求的加工精度。

5.結(jié)論

為了提高航空發(fā)動機(jī)在工作過程中的燃油效率，加工技術(shù)顯得尤為重要，特別是航空發(fā)動機(jī)需求日益增長的大環(huán)境里，工業(yè)方面要求航空發(fā)動機(jī)全葉片加工技術(shù)的研究和應(yīng)用，永遠(yuǎn)是一個復(fù)雜而困難的問題。以上在分析航空發(fā)動機(jī)葉片加工特點的基礎(chǔ)上，還對常用的航空發(fā)動機(jī)葉片加工方法，進(jìn)行了比較系統(tǒng)的、科學(xué)地分析。