中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司 黑龙江哈尔滨 150078
摘要：近些年来，我国航空航天制造业发展迅速，对主要航空零部件加工制造质量的要求也越来越高，特别是高温合金、钛合金及复合材料在主要航空零部件生产加工制造中的应用，对航空零部件加工制造质量控制提出了更新、更高的要求，如发动机框架、整体叶盘、风扇机匣、叶轮及起落架等主要航空零部件使用钛合金较多；轴涡轮盘、盘轴、燃烧套管和ISOS孔等航空零部件使用高温合金较多；而机翼、中央翼盒和垂直尾翼等航空零部件，使用复合材料较多。对这些新型材料零部件的加工制造进行必要的质量控制必要而重要。
关键词：论航空发动机典型零部件数控加工技术
引言
近几年国家科技的进步，航空制造业已成为衡量国家发达水平的重要因素之一。航空发动机是飞行器的核心部件，航空发动机材料与制造技术向着高温化、复合化、轻量化、整体化、高效率、低成本的方向发展。因此发动机典型零部件的加工技术与刀具应用对航空业的发展起着重要的作用。由于航空零件多为难加工材料，精密程度较高，零件形状结构较为复杂，零件的切除率大，对于生产工艺提出了较高要求。从技术实现角度出发，对航空发动机典型零件进行加工，技术人员应该坚持严谨的工作态度，使用配套的装备解决材料难加工的问题。
1航空发动机典型零件加工装备需求
1.1航空发动机典型零件加工对数控设备的需求
航空制造业对零件加工精度和效率日益提高的需求不断推动机床技术的发展，是机床产品创新的源动力。高速高精度加工中心、复合加工和多轴联动数控机床的出现都与客户需求密切相关。机床的发展方向如下：（1）自动化程度高，即要求设备具有数字化和前沿性的特征，软件功能强大，自动化程度高。（2）高度集成性，附加设备少，设备高度集成，能够实现工艺复合。（3）柔性化，设备通用程度高，生产适用性强。（4）高精度、高效率、智能化，设备需具备精度高，技术成熟度高等特点。（5）高稳定性，精度保持时间长，故障率低。
1.2航空发动机典型零件刀具技术需求
先进的航空产品要求航空零件具有更优异的性能、更低的成本和更高的环保性，而加工工艺要求具有更快的加工速度、更高的可靠性、高重复精度和可再现性。航空钛合金、高温合金零件难切削的工件材料，复杂而薄壁的形状，高精度的尺寸和表面粗糙度要求，同时大的金属去除量等特点，对切削刀具的高效、精密、安全性等提出更高的要求。刀具作为切削加工的主体之一，在解决航空材料的加工难题中起着至关重要的作用。传统刀具已不能满足现代先进高效加工的要求，刀具行业进入了“高精度、高效率、高可靠性和专用化”的现代刀具生产新格局。刀具质量稳定，刀具精度高，可转位数控刀片各批次产品尺寸精度分散性能控制在一定范围内，成形刀具精度应能完全满足加工部位要求。能针对涡轮机匣、风扇机匣、涡轮盘、风扇盘、长轴、叶片、叶轮等典型零部件，提供完整的刀具配套和解决方案。
2航空发动机机匣类零件的特点
随着我国科学技术的快速发展，目前我国航空发动机制造技术已经成为综合国力和科技水平的重要标志之一，为了不断提高发动机制造技术，近年来发动机的性能和结构也在不断的提高和改进，其中航空发动机机匣结构也越来越先进，也越来越复杂。航空发动机机匣类零件类常用的主要是钛合金、高温合金、不锈钢以及硬质合金、复合材料等，加工难度非常大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆航空发动机机匣类零件空间曲面形状复杂，其中机匣零件结构特点为中空外环形面，外环形面一般分布有条数不等的环形凸缘，机匣表面分布有形状各不相同凸台等。由于机匣毛坯是自锻件，加工余量很大，而且零件材料切削难度大，表面质量精度高，要求没有裂纹、铸层等冶金缺陷，所以进一步增加零件的加工难度。在机匣类零件加工的过程中，为了保证尺寸加工精度和零件表面加工质量，同时也进一步为了防止零件加工后变形，所以在数控程序编制中应综合考虑，以提高加工质量。
3主要航空零部件的加工制造质量控制
3.1盘轴的加工制造质量控制
盘轴部件的加工难度大、技术要求高，主要表现为深内腔和燕尾槽。在盘轴加工150mm深内腔时，都不可避免地需要使用细长刀具，使用细长刀具带来的问题是容易发生振动，且需要将凹槽中产生的切屑及时去除，因此，为保证加工制造质量有必要使用有防振功能的刀板来缓解或者解决该问题。
防振刀板加工盘轴的优点在于：（1）椭圆截面齿纹接口保证了盘轴加工过程中良好的可达性和稳定性。100mm防振刀板就能较好保证切削液供应，并且排屑良好；（2）对于4倍宽度的较长刀板，可以加装专门防振装置，与加装防振装置前相比，其背吃刀量可以提高4倍；（3）防振刀板的使用有效减少走刀次数；（4）可以实现可靠的工艺安全性以及大幅提高生产效率。
对盘轴叶根槽的加工，可以采用弯头刀片进行，弯头刀片更适合航空发动机零件的车削，新型弯头刀片的T形及45°、90°设计可以保证刀片满足更多生产需求；另外，较适于精加工刀片还如RCMX车削刀片，RCMX车削刀片能够装在陶瓷的刀片凹窝上，从而缩短安装时间及减少加工刀具使用数量，另RCMX槽形设计产生的切削力更小，一定程度上保证了刀具的优异断削性能。
3.2ISOS孔的加工制造质量控制
关于航空发动机主要零部件加工，最重要的莫过于保证加工零部件表面的完整性。其中ISOS孔加工就是最为重要的加工工序之一，其高度影响着加工零部件的可靠性和安全性，是衡量是否是高质量零部件的重要标准。可以从以下三个方面来尝试保证ISOS孔的加工质量。
3.2.1高质量铰削。铰削复杂、精巧的航空零件，零部件的高公差要求、孔直线度和孔质量都是不可缺少的控制要素。可以使用具有专用槽形的新型加工刀具，与传统刀具不同在于其切削刃和最佳切削液分布设计，可以确保顶级水准的孔加工质量。
3.2.2安全攻螺纹。使用新型攻丝刀具平稳的切削可以有效降低崩刃发生风险，同时对孔表面加工质量改进也有重要作用。
3.2.3高可达性镗削。可以尝试使用大悬伸下镗削小孔来获得较小公差，目前新型刀具几乎可以直接进行微米级的直径调整，可以有效保证表面粗糙度。
3.3起落架的加工制造质量控制
以飞机起落架这一重要航空零部件加工制造为例，加工刀具的改进可以有效提高加工质量和效率及降低加工成本。飞机起落架零部件使用的材料多为钛合金材料，该类材料加工起来难度更大，如果使用传统刀具进行加工，加工周期至少需要一个月，并且刀具磨损大，导致该类零部件加工成本居高不下。该情况下，急需一种能大幅度提高加工效率，又能降低加工成本的刀具。
受到现实需求的影响，著名的切削刀具生产制造商伊斯卡提出了大进给铣刀解决方案，其在HTP插齿刀基础上开发出了一种更为新型的刀具，可以同时满足插铣、大进给铣削两种铣削方式要求，并且具有切削快特点。
大进给铣刀的优点主要表现在以下两个方面：第一，刀片经济性好。相比于传统两个切削刃的APKT刀片，大进给铣刀片每个刀片带有四个切削刃，刀片设计更经济；刀片及切削刃的槽形设计，在提高刀片定位精度同时也提高了刀片自身强度，使切削过程中刀片更加平稳，能够降低刀具磨损程度，提高了刀具切削刃使用寿命。第二，定位方式可靠。刀片正反两面均带有切削刃，刀片同时进行加厚处理，定位面被分成若干个小平面，位于刀片侧面并与前刀面形成的燕尾槽结构能够对装入刀体的刀片起到加固作用，使刀片可以承受更大的切削力，大幅提高定位方式的可靠性。
结语
新工艺的研究和应用。相关科研单位和制造企业应积极研究新的制造技术，以占领制造业的尖峰领域。为此，一方面要充分利用现有设备，集成智能制造模块，升级改造现有设备，提高产品加工质量和效率；另一方面加强一些典型的难加工零件（如整体叶盘、新材料转子等）的新制造技术研发，研制新的制造工艺和设备，提高其加工质量和加工效率。
参考文献:
[1]刘宝莉，赵晓强.高速切削技术应用可提高航空零部件加工质量和效率[J].航空制造技术，2014，（12）.
[2]宋智勇，祝晓军.飞机结构件数控加工机床发展方向及国产化[J].航空制造技术，2013，（17）.
[3]赵肖东，蔡建刚，陈明，陈兆兴.航空零部件X射线数字成像检测系统[J].无损检测，2013，（4）.
论文作者:李延
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/31
标签：加工论文; 刀具论文; 刀片论文; 零件论文; 零部件论文; 航空论文; 质量论文; 《防护工程》2019年8期论文;