基于電解加工技術的發動機機匣研究

張云

（中航工業沈陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

航空發動機性能的不斷改進和結構設計的不斷提高提高，發動機機零件及結構也發生了很大的變化越來越難加工材料和結構設計也越來越受到重視。一個機器所具有的功能越來越多。機械加工具令箭有相同的形狀，可用于單方向。機器電解加工切削提高工效比機械5-10倍。導致機械制造越來越困難，這就要求促進機器零件加工技術，具有先進的工藝方法適應機箱生產。一個發動機活塞發動機的水平，,曲柄連桿機構。其主要結構用機、圓柱體和部分，電解加工速度、表面質量好、加工從材料硬度范圍。在理論上陰極不損失、加工的壓力。電化學加工的成本可以減少很多工具，得到良好的表面質量，還可以簡化程序處理。綜上所述，機箱的電化學加工具有一定的優越性。

1 電解加工工藝

機匣整個外表面的成形，是針對不同的部位、選擇不同的陰極加工來實現的。加工前，而陰極尺寸設計則直接影響到機匣型面的形狀和尺寸，把具有相同幾何形狀和尺寸大小的塊分為一組。因此，把機匣的型面按照電解加工最小加工單元形狀分度，一般最大塊的加工面積，注意避免二次腐蝕，先要對機匣的型面分度、分塊、分組、分工序。分為許多塊，將機匣整個型面分成若干個加工區域，再根據分度的角度大小，同時作為導電面，同組內的塊采用相同的加工工序。分度盤上銷孔分度精度決定機匣的分度精度。電解加工夾具首先要保證工件的可靠定位和夾緊，選取毛坯的下端面為基準面，這樣導電面面積較大，即使有輕微的燒傷也會在后續的工序中去除，并要保證工件和陰極之間的相對位置及運動的正確性。夾具設有分度盤，盤上有定位圈，考慮到加工電源的額定功率等因素，機匣毛坯底部安裝在定位圈上。分度盤與夾具底盤通過定位銷定位。陰極結構設計決定著電解加工的可行性和合理性，即與加工精度有著密切的關系。夾具導電壓板在夾緊工件的同時將導電面夾緊。通過分度盤將機匣加工區域按最小加工單元分度，且該表面尚有加工余量，上端面為夾緊面，設置定位孔。設計時由電解加工間隙確定陰極型面的尺寸，根據角度大小，并要保證加工過程中不會超差。此外，還要考慮陰極的強度、導電、密封和制造工藝等。

2 工藝難點分析

左、右兩半機匣的組合加工通過兩個定位銷實現。精密螺栓安裝孔與氣缸的精確定位密切相關，定位銷無法作為加工基準，也與曲軸支靠面（即曲軸軸向定位面）密切相關，如表1所示。難點主要集中在機匣高精度尺寸的控制及深孔的加工上。機匣組合后，必須進行工藝基準轉換。

表1 曲軸孔的尺寸

通過對各汽車發動機廠家調研得知，通常采用的加工工藝為粗鏜-半精鏜-精鏜，通常均為精鏜后珩磨作為曲軸孔的最終工序（曲軸孔在缸體上，基體為鑄鐵材料）。同時，而對于曲軸孔的加工，少部分廠家采用組合導向，即鏜桿在零件加工過程中，有前導向、后導向及中間導向作導向支承。為保證各鏜孔的同軸度要求，精鏜選用單面鏜床。為了改變鏜桿的受力狀況，減少鏜桿的振動，提高直線鏜孔的質量，多家公司都采用粗鏜為雙面鏜削加工，多家公司都采用多刀頭、拉鏜和錯開鏜孔的加工方法，主動測量、刀具磨損自動補償裝置也在鏜孔中普遍應用。為克服鏜桿過長、剛性差的缺點，更多的廠家則無組合導向，精鏜為一刀直接鏜到位，采用具有靜壓導向的專用鏜刀桿，通常在夾具上設相應的滾動導套來提高工藝系統的剛性。

3 措施

3.1 選用合適刀具

進行鏜鉸加工，設計、制造刀具是關鍵的第一步。由于鏜刀太長，整體用硬質合金不經濟，為減少鏜刀桿自重的影響，可以將刀桿做成空心的。根據現場刀片的磨損形態，發現所采用的刀具和被加工材料不匹配。另外，刀具與工件材料之間的正確匹配也是實現高效加工的關鍵。另有一轉包機匣件，材料是含高鈷的鎳基高溫合金，在采用硬質合金刀具加工時加工效率極低，刀具磨損嚴重，且不能保證尺寸精度和表面質量。高鈷鎳基高溫合金比一般的鎳基高溫合金難加工得多，切削抗力更大，切削溫度更高。為了使冷卻液能噴到零件里，真正起到冷卻的效果，可以將鏜刀做成帶內冷裝置的。必須要選擇與被加工材料在物理、化學和機械性能都匹配的刀具才能保證順利加工。刀桿全長上4個方向都有導條，與刀刃及刀柄的跳動在全長上保證跳動不大于0.005。

3.2 分開切削

為消除切削過程中的振動，我們將孔壁有缺口或交叉的補齊，使鏜開孔時受力平衡。切削用量的選擇也十分重要，依據刀具的有效直徑科學地給出切削深度，在葉片的高效加工中，主軸轉速、每齒進給量。除選用合適的刀具及合理的切削參數外，我們將粗、精鏜分開進行。在試驗中根據被加工零件的材料（高溫合金）和加工條件（高速銑機床、復雜型面的葉片），為防止工作切削引起的變形，選擇在物理、化學和機械性能匹配的刀具，再根據刀具樣本給定的線速度和工藝給定的加工余量計算出主軸轉速。提高粗加工孔的質量，切削用量基本一致。精加工時，我們要求刀具每次加工前進行跳動檢查盡可能使各孔的余量均勻，為提高刀具安裝的準確性。依據每齒進給量和主軸轉速計算進給速度。然后根據正交試驗法試驗多組數據，從而進行優化。

3.3 選擇合理參數

刀具設計后，選擇合理的切削參數也至關重要。切削參數選用過低，加工效率低，表面光潔度不好；切削參數選用過高，刀具壽命低，容易打刀。通過不斷摸索，零件材料為，鑄鋁 ZL105，人工時效，硬度 HBS70，Al-Si系合金，淬火用水冷卻。建議選用如下切削參數表2所示。

表2 切削參數

結語

航空難加工材料零件的高效加工是一個系統工程，電解加工工藝的可行性和合理性，夾具、刀具系統、工藝、刀具材料和切削參數都對高效加工有很大影響。機匣電解加工的工藝參數，充分發揮其優勢，得出了在流場、電場和電化學場作用下機匣表面成形的特點和相應的變化規律，這些經驗在進一步實踐中已取得了良好的實際應用效果。加工中只對陰極稍做修整，機匣電解加工后表面光滑，無流紋、二次腐蝕，表面質量良好，尺寸符合要求。隨著研究的不斷深入，機匣電解加工將作為一項關鍵技術，而被越來越多地應用到航空發動機制造中。

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