噴氣式發動機葉片及整體葉盤的高效加工方案

伊斯卡公司供稿

作為引領全球航空加工制造業的刀具供應商，伊斯卡以持續研發來確保提供更高效、更經濟的切削刀具，以適用于各部件多樣的加工需求。除了在其他領域的成功，伊斯卡還因向整體葉盤提供創新的高效解決方案而享有良好的聲譽。

整體葉盤（見圖1）是由一個輪盤及多個葉片組成的單個航空發動機組件。研發整體葉盤的目的旨在取代由一個輪盤與多個可移出的葉片組成的傳統裝配式葉盤。自20世紀80年代中期推向市場后，整體葉盤越來越受市場歡迎。整體葉盤也被稱作整體葉盤轉子（IBR's），往往由整體材料加工而成。

圖 1

整體葉盤的壓縮機和風扇在現代渦輪噴氣發動機的運用不僅帶來性能的改善，還免除了對輪盤及葉片進行組裝，并使得重要組件能在一次裝夾中在同一臺機床上完成加工。

源于整體葉盤形狀復雜，零件的加工除確需使用多軸機床及前沿的數控軟件，還需要高效可靠的切削刀具。由于整體葉盤的主要加工方式為銑削，銑刀的品質至關重要。整體葉盤通常由鈦合金（Ti）或鎳基合金（Ni）制成，故而所使用的銑刀需滿足這類難加工材料嚴苛的生產率及萬無一失的加工需求。

作為全球航空加工制造業的主要供應商之一，伊斯卡已研發出眾多壽命長，技術出眾的銑刀，不僅有助于保障整體葉盤的高品質，還能大幅提升用戶的生產率。伊斯卡回應整體葉盤高效加工而給出的答案是提供應用了公司高品質涂層技術的整體硬質合金立銑刀及技術創新的變形金剛立銑刀（MULTI-MASTER）。

相關刀具來自伊斯卡多產的研發部門。伊斯卡采用亞細晶粒及超細晶粒基體結合了PVD納米涂層技術及前沿的束魔涂層后處理技術（SUMO TEC）,顯著提升了刀具的抗沖擊強度及耐磨性，收獲更長的刀具壽命，提升了加工特性。

源于整體葉盤的銑削加工由槽的粗加工開始，伊斯卡專為此加工需求研制了整體硬質合金立銑刀ECK-M。這些高效銑刀的切削刃經特別處理而具有強固的幾何形體，是高效銑削鈦合金的理想選擇。

變形金剛立銑刀（MULTIMASTER）由刀桿及刀頭組成，可換頭式硬質合金刀頭通過螺紋聯接至刀桿，實現快換刀頭。柔性化的變形金剛立銑刀系統的優點除了最小化裝夾時間還具有將標準刀桿與刀頭裝配至15 000多種組合方式的能力。如有必要，裝配中還可采用延長桿。無論是適用于常規加工任務的鋼質刀桿還是高剛性的硬質合金刀桿抑或具有抗振性能的鎢合金刀桿，伊斯卡提供一系列刀桿大大增加裝配可選性。

在對一些整體葉盤進行槽銑粗加工時，比如加工鎳基合金，擺線加工是非常高效的加工方法，因此，強烈推薦采用擺線式刀具路徑。伊斯卡抗振降噪立銑刀（CHATTERFREE）EC-H7為此加工方式而特別制作。該銑刀帶7個不等螺旋角的切削刃，能實現高的金屬去除率。

當對整體葉盤進行精銑加工（見圖2）時，良好的被加工表面粗糙度及可預測的長刀具壽命至關重要。立銑刀往往以大懸伸的方式進行精銑加工，對刀具的加工穩定性具有高訴求。對于此類加工狀況，伊斯卡推薦采用帶有錐頸的防振降噪整體硬質合金球頭立銑刀（CHATTERFREE），該銑刀具有不等螺旋角的特點。此外，在許多情況下，錐頸球頭變形金剛立銑刀（M U LT IMASTER）刀頭的采用提供了可接受的、更經濟的方案。

整體葉盤的高效銑削基于三大支柱：高速多主軸機床，先進的數控系統及CAD/CAM軟件以及不可或缺的高效銑刀。伊斯卡研制出一系列采用了新合金牌號及技術創新的幾何形體的高效切削刀具，使得眾多來自全球的噴氣式發動機葉片及整體葉盤（IBR）的制造商們大幅降低了單件生產成本（CPU）。

圖 2