航空發動機中小零件數控車削的高效加工探討

翟瑩瑩++潘磊

摘 要：在航空發動機中小零件加工中，采用先進可控的數控車削技術，有利于提升零件的加工質量，提高航空發動機的整體性能。使用復雜零件的超精密加工發發，對小零件進行成型加工，使用小工具CCOS技術完成零件的切削和磨削，技術人員應該在數字化工業設計中做好工藝設計層、工藝工控層和數據轉化層的輔助性工作，滿足發動機零件的加工要求。本文從航空發動機中小零件數控車削加工特點進行討論，提出幾點有利于小零件數控車削加工效率加強的可行性建議。

關鍵詞：航空發動機；小零件；數控車削；高效加工

中圖分類號：TG519 文獻標識碼：A

一、航空發動機小零件高效加工技術應用重點分析

在航空發動機中小零件數控加工活動中，技術人員應該對數字化工業設計系統進行優化，建設高效的零件數控車削加工架構模式。在發動機小零件設計的數據轉換層研發過程中，技術人員應該認真采集零件的三維設計數據，建立仿真三維模型，根據三維工藝數據的注釋確定數控車削的具體參數。在小零件的數控車削設計層中，技術人員應該根據工藝模型的幾何信息進行分析，建立高效的加工工藝方案。根據主工藝模型的幾何特征和尺寸關聯的信息選擇利于高效加工的合適尺寸。根據主工藝模型安裝切割精準度更高的智能刀片，在零件的余量規劃設計中，技術人員應該做好余量輪廓與關聯參數的采集和分析工作。航空發動機中小零件數控車削一種常見的加工方案是ELID-V磨削方法。它采用金剛石磨粒作為反應床，將工件墊襯到工件氧化層上部，金剛石磨粒采用電動機控制進給速度的方式完成加工操作。采用冷卻液水電解的方式，生成氫氧根離子為復雜形狀的小零件進行精準性較強的定位加工處理。

二、航空發動機中小零件數控車削的高效加工技術應用探討

（一）針對不同材料類型選擇合適刀具。為了滿足小零件高效加工的技術需要，加工人員可以繪制零件加工的余量圖，并且采用VAVE工具生成檢驗工序的模型，采用回轉修剪的方法，生成小零件車銑切削的工序模型，完成小零件超精密加工成形操作。根據不同硬度和大小的零件，選擇不同的切削刀具，能夠提升小零件的加工效率。采用鎢鈷類硬質合金材料的刀具，其刀具的磨損程度比較低，售價也比較低，有利于控制生產成本，可以用它對硬度較高的棒材零件進行加工。鎢鈷類硬質合金車削刀具的密度為14.3g/cm?～15.3g/cm?，它的硬度最高能夠達到91.5HRA，最低為89HRA，彈性模量為610-640GPA，抗彎強度為1.08-2.16GPA，此種切削刀具的斷裂韌度為10MPa/㎡～15MPa/㎡，其導熱系數為75.4-87.9W/M-K，耐熱性為800℃。切削速度比值為3.2-4.8。如果想要選用耐熱性更高的切削刀具，可以選擇耐熱性為900℃的鎢鈦鈷類硬質合金，或者耐熱性更好但是切削速度不可調的CBN立方碳化硼材質的刀具。此種材料的刀具耐熱性為1400℃～1500℃之間。

（二）特殊零件高速定位加工技術應用分析。在回轉體類發動機小零件數控車削加工活動中，技術人員應該做好工藝分析工作。根據具體參數設計出仿真程度較高的毛坯模型，并且以此來確定車削加工的工序規劃和余量分配計劃。有些特殊形狀的小零件需要使用高速定位精密加工技術，可以采用PCD聚晶金剛石材料刀具進行加工，它的切削速度比值為10-25，并且導熱系數非常高，最高可達210W/M-K，能夠滿足長時間高速度大功率的零件加工需要。但是這種聚晶金剛石材料的價格相當高昂，大量裝備與數控機床流水線將會增加生產成本。使用工藝數據信息編輯器進行特征交互提取處理，將采集來的小零件數據特征轉換成利于刀具選擇和設計的參數，根據具體的工藝模板選擇合適的放大器。使用制造依據提取工具進行小零件工藝信息編輯和輸入，最后形成數控機床三維設計數據加工工藝本體。使用車削放錯程序，確定好坐標軸圓點與零件和夾具的關系，提升工藝本體加工的質量。根據工藝本體中G54Z向高度確定夾具的高度，然后對零件的基準面高度進行調整。

（三）建立數字化協同工藝管控車削加工模式。在航空發動機中小零件數控車削高效加工活動中，技術人員應該做好數字化協同工藝管控工作。在小零件加工的過程中，應該面向需求的矢量標準進行刀具切削角度的調整，并且基于前期數控車削的參考標準進行刀具和刀架位置的自動校核。在零件數控車削加工活動中，還應該做好工藝輔助創建工作，定期對數控機床中三維參數的變化情況進行采集，并且使用工藝數據系統管理方法，對數控機床的工藝執行標準進行校核。對航空發動機中小零件進行高效切削加工，技術人員應該選擇合適的材料生產小零件中常見的承力螺栓、螺母接頭等緊固材料。在車削加工中，選擇AISI422型號的不銹鋼或者530A40型號的結構鋼完成車削作業。AISI422型號的不銹鋼適用于制造發動機內部潮濕條件下工作的承力件，用于渦輪、燃燒室部分的螺栓、螺絲釘和螺母接頭等的加工生產。在數控車削加工中，使用不銹鋼材料進行小零件的加工，能夠提高零件在室濕強度、持久強度較高情況下，零部件的韌性和抗氧化性能。采用冷變形車削焊接的方法，制造出形狀復雜的模鍛件和焊接結構件，零件的易切割性能較好。

結語

在航空發動機中小零件數控車削控制中，技術人員應該建立參數化的產品模型，并且創建父版工藝模型，建立與之對應的模型加工工序。根據零件的大小適度修改模型參數，從而生成新版的工藝工序模型，在數控機床操作端完成合理調試之后，用以生產系列化工序的零件。在數控操作方案的制定中，按照發動機生產制造行業內小零件工藝設計規則確立工藝模板。

參考文獻

[1]季江寧.航空發動機小零件數字化設計體系開發與研究[J].航空標準化與質量，2004（2）：34-37.