航空發動機零件加工中線切割加工工藝的運用分析

翟瑩瑩++潘磊

摘 要：線切割加工是當前主要的零件加工方式之一，其強調了加工技術的精密性。此外，這種加工技術還具有多種優勢，主要表現為加工變形小、自動化程度高。這種加工技術無需特定電極支撐，就能夠達到較高的加工精度，適用于一些加工難度較大的航空發動機零件制作方面。本文通過分析線切割加工工藝的基本原理，進而探討了這種加工工藝在航空發動機零件加工中的具體應用。

關鍵詞：航空發動機；零件加工；線切割加工；運用

中圖分類號：TG48 文獻標識碼：A

一、線切割加工的基本原理分析及機床介紹

（一）線切割加工技術的原理。線切割加工技術，是一種利用線狀電極和工件間的運動的進行的加工方式，能對工件進行脈沖放電加工。在整個加工過程中，該技術會借助脈沖電源的輔助作用，對工件的尺寸和形狀進行控制，脈沖電源主要有正負兩極，其中電源的負極連接電極絲，正極則連接工件，通過這樣的設定，能讓電極絲的移動在工件上完成形狀的設定和尺寸的控制。工作臺的控制方式有多種，最重要的控制有光電跟蹤控制、數字控制以及靠模成形控制3種，現代使用范圍相對廣泛的就是數字控制，數控線切割機床逐漸發展成為核心技術。

（二）線切割加工機床介紹。電機線運行速度快慢不一，根據不同的運動速度，可以將線切割機床分為兩種基本的類型，分別為慢走絲式機床和快走絲式機床。在我國目前使用的線切割設備之中，有超過九成以上都是快走絲式設備，快走絲式設備相較慢走絲式線切割機床而言，其快走絲式線切割機床電極絲的運絲速度更高。這是因為快走絲式線切割機床中的電極絲，都是用熔點更高的金屬材料所制成，不僅保障了電極絲的正常使用，還可反復進行使用。此外，由于快走絲線切割機床的結構相對簡單，而在精度的控制上，技術的發展也使切割精度日益提高，目前已經可以滿足±0.03mm范圍內精度要求，其快走絲線切割機床的加工厚度能達到200mm以上。疊加上國產線切割機床更為便宜的因素，且加工零件的成本不高，并且對生產加工環境的要求不高，因此，這種設備在航空發動機零件加工中的應用非常適用。與快走絲線切割機床比較，慢走絲線切割機床的精度更高，甚至能夠達到微米級精度要求。但是這種機床電極運絲速度比較慢，電極絲的材料主要是黃銅絲，不能重復使用，該材料在切割過工件后就會廢棄，減少了電極絲損耗對加工精度的影響。為確保機床加工精度的穩定性，慢走絲線切割機床的工作環境要保持恒溫，機場內部要配置大型工作液過濾裝置。

二、線切割加工工藝在航空發動機零件加工中的具體應用

（一）吹風葉片加工中對線切割加工工藝的應用。在發動機制造過程中，需要大量的葉片和葉柵做實驗，不同種類的葉型需要的葉風葉片的數量也不同，對于葉片的技術要求相對較高。傳統發動機的制作過程，往往會使用機加工與手工拋光相結合的方式，其葉片加工的工序比較繁雜。在具體的加工過程中，需要設計大量的工裝，同時還需要編制工藝規程，花費的加工周期較長。使用線切割加工工藝可以改變傳統工藝加工的技術難題，一方面可以避免大厚度加工中出現的問題，另一方面還可以解決加工過程中的斷絲情況。由于葉風葉片的普遍在100mm高度以上，而快走絲線切割加工機床的加工極限也與這次數值相當，因此在加工中容易發生短路事故，無法保證工件的正常加工。采用線切割加工工藝，通過對線切割機床的考察，采用了性能相對較高的機床，在葉風葉片試制中對不同的冷卻液進行比較，對冷卻液配置方案進行最優選擇，能有效解決因此問題導致的短路，從而確保大厚度切割加工工作的有序進行。而在加工中出現的斷絲情況，則可通過改進使用材料幫助解決。

（二）鎖片加工中對線切割加工工藝的應用。航空發動機中的鎖片有著多種的規格與尺寸，而每種規格的鎖片都是以復數的情況存在的，甚至部分鎖片可達幾百件。就目前來看，鎖片生產大多采用磨具沖壓法進行生產，這種方式的生產周期一般較長，阻礙了航空發動機的發展。因此在試制發動機的過程中，相關人員需要對設計不斷進行改進，還需要對鎖片尺寸加以改進，在這種狀況下，采用傳統沖壓工藝無法適應發動機試制要求。采用切割加工工藝進行小批量的鎖片生產，同時，可通過數控加工設計對鎖片尺寸及形狀進行隨時調整，這樣不僅能提高鎖片的生產效率，也能保證鎖片的加工質量。隨著線切割工藝的應用，在發動機型號研制中全部采用線切割工藝，一定程度上縮短了加工周期，節省了大量的加工費用。

（三）葉片榫槽加工中對線切割加工工藝的應用。航空發動機輪盤葉片的安裝通常有3種方式：即圓弧型、樅樹型、燕尾型，其中的樅樹型和燕尾型是采用線切割加工技術進行加工。傳統的加工榫槽一般都是采用拉削加工方式，這往往需要運用大型立體拉床或組合式拉刀進行加工工作。一般來說，拉削加工的效率較高，且加工精度也更好，在大批量的榫槽加工工作中較為適合，缺點是拉刀的制造費用也很高。采用線切割加工工藝加工發動機盤和葉片測頻夾具榫槽，具有良好的加工效果。

結語

線切割技術是目前比較先進的一種加工技術，具有獨特的技術優點，因此被廣泛地運用于航空發動機的零件加工之中。采用線切割加工工藝代替傳統的加工工藝，拓展了這種新型加工工藝的應用范圍。此外，采用線切割加工工藝無須設置制造工裝，有利于降低加工成本，還可以縮短生產加工周期，對航空發動機的研制具有很大的支撐作用。

參考文獻

[1]高曉瑜，許利利，陶保平，等.影響線切割加工表面質量的因素分析和對策[J].中國機械，2015（8）：17-18.