深腔盤件加工技術的研究

時 旭　于 潔　鄭琪然（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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深腔盤件加工技術的研究

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

摘要：深腔盤件，材料為高溫合金，該工件有懸臂輻板結構，且在輻板與工件安裝邊處形成一個狹窄深內腔，壁薄易變形，幅板壁厚僅3.3mm，尺寸及技術條件要求嚴，加工難以保證。因此，在工藝路線和刀具的選擇、加工參數上采取一定的措施，進行深腔盤件加工試驗，選擇合適的工藝路線、切削刀具、切削參數，加工的工件滿足了設計要求，為類似盤類工件加工時提供了可借鑒的經驗。

關鍵詞：深腔盤件；加工；刀具；切削參數

工件材料為高溫合金，該件屬于深腔薄壁懸臂結構，壁薄剛性差，加工時易變形。通過對該工件的圖紙分析，從工藝路線、刀具結構、切削用量等方面進行研究，加工的工件滿足了設計要求，可在同類工件上推廣應用，為類似盤類工件加工時提供了可借鑒的經驗。

1 制定工藝前準備

1.1 工件難點分析

深腔盤材料為高溫合金，屬于深腔薄壁懸臂結構工件，尺寸公差及技術條件要求嚴格，技術條件大多數在0.01mm～0.03 mm，加工工藝性差，易變形。在加工過程中薄壁輻板的防變形和深腔的加工測量是加工難點。

1.2 材料切削加工性

材料為高溫合金，屬難加工材料，切削加工性差，加工效率低，刀具磨損大。高溫合金切削加工中的注意事項如下：

（1）對所有加工方法，要求機床有足夠的功率、剛性大的工藝系統，加工過程平穩，保持良好的工作狀態。

（2）對所有的切削加工工序，都要求均勻的機械進給，避免手動進給。在切削過程中，不允許刀具中途停頓，不進不退。切削過程結束，立即退刀，以免加劇刀具磨損。

（3）要求刀具鋒利，一般情況下宜選取較小正前角，較大后角，較大工作主偏角。高速鋼或硬質合金刀具，都必須經 過仔細刃磨，保持刀具較好的表面粗糙度，不允許刃口有任何崩刃、缺口、裂紋和毛刺。

（4）選用硬質合金刀具材料時，應注意合金顆粒的大小，顆粒越小，刀具壽命越高，抗邊界磨損的能力越大。對于粗加工，斷續切削或容易產生振動的加工工序，宜采用中等顆粒或含量較高的超細顆粒硬質合金；重切削加工，宜選用含鉭的硬質合金。

連續切削時，應采用硬質合金刀具，只有在切削斷續表面和復雜型面時，才選用高速鋼刀具。

（5）對于重要的工件，特別是最終形成表面的工序，必須考慮切削過程對表面完整性的影響，如限制后刀面磨損帶，及時刃磨等。

（6）內外圓縱磨，特別是最終磨削加工，宜采用較軟而自礪性較好的砂輪；適當降低砂輪速度；減小徑向進給；采用高活性的切削液噴注以減輕砂輪堵塞。有條件時，可采用低應力磨削。

（7）切削用量選擇十分重要，一般選用較低的切削速度，較大的切削深度和中等偏小的走刀量，盡可能在加工硬化層下切削。

（8）應選擇適當的冷卻液，鎳基高溫合金不宜采用含硫的切削液，以避免造成應刀腐蝕，加冷卻液時應考慮充分冷卻并不間斷。

高溫合金材料難加工，而高溫合金制作的深腔薄壁盤件，更難以保證其高精度的要求。

2 工藝方法的確定及加工

2.1 加工工藝路線的制定

根據工件的設計圖及毛料圖來確定工件的工藝路線。深腔盤來料為未經過加工的固溶狀態的鍛件，因此在超聲波探傷之前安排粗車工序，使粗糙度達到超聲波探傷要求，在去除大部分余量后，安排時效工序來保證設計圖要求的硬度。輻板厚度由于是由理論直徑控制的理論點無法直接測量，因此在加工中需要用該盤件總厚度與兩側輻板對應深度來保證工件輻板最終要求，因此在精車兩側面前先將深腔盤兩端面車加工到位并保證平面度，以此作為精車輻板深度的基準，使工件加工合格，保證工件最終尺寸和技術條件。

2.2 工件的加工

半精加工中，敞開性好的第二面大輻板采用陶瓷刀片進行加工，在保證產品質量的同時提高了生產效率；而第一面安裝邊與輻板形成的深內腔則使用專用刀具完成加工。

在精車加工過程中，使用專用夾具，即利用外圓處定位，兩型面使用一套夾具即可。第一面深內腔是加工難點，輻板下部使用常規的球刀，輻板上部即腔內部使用專用的非標刀具，安裝邊使用直柄刀具，輻板的接刀位置在安裝邊直徑附近，而內腔深處與安裝邊兩把刀具接刀在工件自然結構的拐角處，無接刀痕跡。工件為高溫合金，選用合適的加工參數，特別是深內腔處，刀具與工件接觸面積較大，容易產生振紋，所以在內腔處降低工件進給量和減小切深，來保證工件內腔表面的加工質量。

結語

經過對深腔盤件加工技術的研究，加工的工件合格，滿足了圖紙要求，證明選擇的工藝路線、工藝方法、切削刀具、切削參數等可行，為今后類似結構的深腔盤類件加工提供了可以借鑒的加工經驗，可在類似工件上推廣應用。

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中圖分類號：TH13

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