大直徑薄壁盤件加工技術的研究

時 旭　鄭琪然　于 潔（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧　沈陽　110043）

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大直徑薄壁盤件加工技術的研究

時 旭鄭琪然于 潔
（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧沈陽110043）

摘要：大直徑薄壁盤，材料為鈦合金，該工件直徑大壁薄易變形，幅板壁厚僅3mm，有環形Ω榫槽、篦齒，輻板屬于懸臂結構，且在輻板中下方與工件安裝邊結構形成狹窄深內腔，尺寸及技術條件要求嚴，加工工藝性差，給機械加工帶來很大難度，尤其是要控制工件加工變形和加工中振刀問題。因此，在刀具選擇和加工方法上采取一定的措施，開展復雜薄壁盤件數控加工試驗工作，選擇合適型面刀具材料和結構，同時嘗試在全程序無干預數控加工程序中加入自動對刀、自動測量控制程序，實現由機床按程序自主全自動控制整個加工過程，消除或盡可能減少人為干預次數，為類似盤類工件加工時提供了可借鑒的經驗。

關鍵詞：薄壁盤件；數控加工；全程序控制加工

工件材料為鈦合金，該件屬于大直徑薄壁懸臂結構工件，結構復雜，工藝性差，其中外圓處環形Ω槽和薄壁輻板給加工帶來很大困難。通過對該工件的機械加工研究，從工藝路線、刀具結構、切削用量、模擬加工和自主控制數控程序應用方法等方面進行分析、研究。掌握這種大直徑薄壁盤件的自主控制全自動加工技術，該類工件的制造水平，在同類工件上推廣應用。

1 制定工藝前準備

1.1 工件難點分析

薄壁盤材料為鈦合金，屬于大直徑薄壁結構工件，尺寸公差及技術條件要求嚴格，大多數在0.01mm～0.05 mm，加工工藝性差，該件的結構決定其剛性差，加工中受力對工件影響很大。在加工過程中薄壁輻板、環形Ω槽的數控加工測量和薄壁件的防變形加工是加工難點。

2 工藝方法的確定及數控加工

2.1 加工工藝路線的制定

分析工件的圖紙要求，根據毛坯來料狀態進行工藝路線編制，來料為最終熱處理粗車后狀態，但表面粗糙度達不到超聲波工序的要求，所以毛料后安排光刀工序，之后進行粗車，去除余量后進行消除應力熱處理，經過半精車后腐蝕檢查，最后精車型面和噴丸平衡等工序。

2.2 數控程序的編制

數控加工程序的編制直接影響到工件的加工效率和加工質量，尺寸和技術條件能否滿足設計圖紙的要求，數控加工程序起到至關重要的作用。原采用輪廓方式手工編程，這種數控程序在加工中比較靈活，但需要高技術有加工經驗的操作者來完成研制加工，否則一些尺寸和技術條件很難保證。現編制方式完全采用無人干預的數控程序，在此基礎上，借助設備中的機內對刀儀和在線測量系統，通過二次開發機床指令，使對刀儀和在線測頭通過一條指令即可在程序中實現功能調用，完全將操作者從繁重的操作勞動中解脫出來，實現由機床按程序自主全自動控制整個加工過程，機床操作員在過程中只需在需要時按動“綠色”的程序啟動按鈕，消除或盡可能減少人為干預次數，故此種加工方式稱之為GBT加工，即Green Button Technology綠色按鈕工藝。以該工件為載體來驗證這種方法加工的關鍵技術，驗證GBT全新方法的可行性。

2.3 內腔的數控加工

該工件采用全程序無干預數控加工模式，因此在編制數控程序過程中，將加工中包含的信息全部在數控加工程序中體現，包括下面榫槽的數控加工。因此在掌握刀具信息后，將走刀路線、切削深度（每層切削嘗試）、轉速、進給量等加工信息編制在數控程序當中，通過軟件模擬校驗。半精加工的工件余量大，內腔的部分腔體仍然是實體，沒有走刀空間，所以采用擺線的方式將工件余量去除掉，在使用對刀儀校準刀具后，同時進行校驗，驗證合格后開始加工，刀具在腔體內連續切削，直至換刀點進行更換刀片或刀具，期間無需操作者過多干預，尤其在腔深處，程序每行設置進給參數，以達到最佳的切削狀態。

2.4 環形Ω榫槽的數控加工

因榫槽在未形成之前中心是不固定的，根據精車后的型面基準才可能確定中心線的位置，在半精車工序中只將榫槽處粗車一個方槽，大部分余量將在精加工工序完成。在精加工工序中首先盡可能多的去除余量，用外圓外較精的尺寸作定位，槽口只留有少量的余量，然后使用槽專用刀具先將左右兩側槽粗開，單邊留有一定的余量，然后再精車左側槽，為防止讓刀，將軌跡重復走兩遍，將槽左側位置固定好后，以左側槽為基準加工右側槽。

結語

經過對薄壁件加工技術的研究，開辟了一種加工大直徑薄壁盤類結構的新方法，GBT數控加工技術保證工件按時間交付，同時也為今后類似結構的盤類件加工奠定了的基礎，可在類似工件上推廣應用。

參考文獻

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中圖分類號：TH162

文獻標識碼：A