小議航空發(fā)動(dòng)機(jī)薄壁環(huán)形零部件加工變形控制

顧 艷，李 澄，龔天才，孫升志

（沈陽精合數(shù)控科技開發(fā)有限公司，遼寧 沈陽 110034）

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中，應(yīng)用的薄壁環(huán)形零部件多種多樣，包括葉片類零件、軸承類零件以及機(jī)匣類零件等等，這些零件在加工過程中，不管是在幾何精度方面還是在尺寸精度方面都具有非常高的要求，但在實(shí)際加工當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)在一些因素的影響下出現(xiàn)變形問題，不利于零件的有效應(yīng)用，因此，需要針對(duì)控制此類零件加工變形的具體措施加強(qiáng)研究，這對(duì)于薄壁環(huán)形零部件加工質(zhì)量的提升具有非常重要的意義。

1 導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)薄壁環(huán)形零部件出現(xiàn)加工變形問題的相關(guān)因素

航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中的薄壁環(huán)形零部件自身存在材質(zhì)和剛性等因素的影響，在加工過程中一旦承受外力作用，非常容易出現(xiàn)變形問題，從而對(duì)零部件的精度造成影響，而造成這種問題的原因主要有以下幾種：

（1）殘余應(yīng)力影響，在具體加工過程中，多種應(yīng)力作用會(huì)對(duì)薄壁環(huán)形零部件當(dāng)中的應(yīng)力平衡造成破壞，而這些殘余應(yīng)力的拘束力在消除以后，會(huì)經(jīng)過重新分配形成新的平衡，但在此過程中，殘余應(yīng)力會(huì)對(duì)薄壁環(huán)形零部件造成影響，使其出現(xiàn)變形問題，導(dǎo)致其幾何精度以及尺寸精度出現(xiàn)變化，難以滿足航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用需求。

（2）削切應(yīng)力影響，由于薄壁環(huán)形零部件的壁體較薄，剛性不強(qiáng)，所以其在加工時(shí)，受到削切應(yīng)力作用的影響，會(huì)使零部件當(dāng)中出現(xiàn)“讓刀”變形的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生圓跳動(dòng)和圓度超差等問題。

（3）裝夾力影響，薄壁環(huán)形零部件本身具有較大的直徑和較小的剛度，所以在增加外部裝夾力時(shí)，其較為薄弱的部分就容易產(chǎn)生崩潰的問題，從而引發(fā)損壞或變形等問題，影響零部件的正常使用。

2 控制零部件加工變形的具體措施

2.1 對(duì)加工環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化

2.1.1 對(duì)走刀路徑進(jìn)行合理的規(guī)劃

在加工薄壁環(huán)形零部件的過程中，需要合理的設(shè)置走刀路徑，盡可能的降低零件加工中的變形量，在進(jìn)行切削時(shí)，可以結(jié)合金屬切削原理，根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精度要求以及毛坯余量，確定各零件的加工順序和加工次數(shù)，同時(shí)確定切削的路徑，在進(jìn)行對(duì)稱切削時(shí)，可以利用釋放初始毛坯殘余應(yīng)力的方式，有效緩解和控制加工變形的問題，針對(duì)薄壁環(huán)形零部件而言，可以遵循內(nèi)外表面余量去除相等的原則，輪流進(jìn)行零部件內(nèi)外部的加工，具體加工過程中，需要對(duì)依次遞減的方式加以應(yīng)用，確保輪流次數(shù)能夠與應(yīng)力釋放保持正比例關(guān)系，且與加工變形呈反比例關(guān)系[1]。

2.1.2 對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化

利用實(shí)驗(yàn)分析的方法，明確最優(yōu)加工參數(shù)，例如，在進(jìn)行粗加工的過程中，應(yīng)對(duì)低轉(zhuǎn)速、小進(jìn)給以及大切深的方式加以應(yīng)用，確保材料去除速度，在進(jìn)行初步的精加工時(shí)，應(yīng)盡量為后續(xù)的深度加工保留余量，而在精加工過程中，則要應(yīng)用高轉(zhuǎn)速、大進(jìn)給和小切深的方式進(jìn)行加工，提升材料去除率，使零部件的質(zhì)量得到相應(yīng)的保證，在此過程中，需要通過實(shí)驗(yàn)和VERICUT數(shù)控仿真，明確各項(xiàng)加工參數(shù)，確保各環(huán)節(jié)中的局部切削余量與加工參數(shù)相符，且保持最佳狀態(tài)，尤其是在刀軸矢量、轉(zhuǎn)圓角以及接刀等參數(shù)變化上，一定要確保優(yōu)化的合理性[2]。

2.1.3 提升切削液要求

為了對(duì)機(jī)械交工過程中的零部件變形問題進(jìn)行有效的控制，還要對(duì)切削液進(jìn)行合理的搭配，保證加工區(qū)域能夠得到盡快的冷卻，一方面可以降低切削溫度，緩解變形問題，另一方面則可以提升零部件的耐磨程度和加工精度，通過對(duì)內(nèi)冷結(jié)構(gòu)及高壓冷卻刀具的應(yīng)用，能夠使切屑和冷卻液進(jìn)行直接的接觸，對(duì)冷卻效果的充分發(fā)揮具有積極的作用[3]。

2.2 優(yōu)化裝夾形式

針對(duì)薄壁環(huán)形零部件剛性差，容易在裝夾期間出現(xiàn)受力不平衡的現(xiàn)象，導(dǎo)致加工變形的問題，具體可以從夾具與加工零部件的接觸面積和夾緊方式入手進(jìn)行優(yōu)化，以此來達(dá)到控制加工變形的目的。例如，在使用銑削進(jìn)行薄壁零件加工時(shí)，可以先利用彈性壓板提升零部件之間的接觸面積，進(jìn)而提升其受力面積，在對(duì)壁套外圓以及內(nèi)徑進(jìn)行車削時(shí)，可以對(duì)彈性芯軸、液體夾具以及過渡環(huán)等工具加以使用，通過這種方式能夠進(jìn)一步的提升零部件的裝夾承載能力，具有良好的變形控制效果，還可以對(duì)橡膠內(nèi)支撐等方式加以應(yīng)用，有效提升零部件的剛性，使加工變形問題能夠得到有效的控制。除此之外，由于薄壁環(huán)形零部件的內(nèi)壁厚度相對(duì)較薄，其在加工時(shí)容易出現(xiàn)諸多問題，如讓刀、振動(dòng)、回彈以及變形等，可以對(duì)輔助支撐結(jié)構(gòu)的裝夾方式進(jìn)行使用，提升薄壁機(jī)匣的剛性，使削切過程中的讓刀、振動(dòng)以及變形問題得到有效的緩解，確保加工的效率和質(zhì)量。

3 結(jié)語

航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中的應(yīng)用的薄壁環(huán)形零部件在加工期間，受到自身結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及其他加工因素的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的變形問題，這種問題的出現(xiàn)，會(huì)對(duì)零部件的質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響，導(dǎo)致其無法在航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中進(jìn)行正常的使用，在造成資源浪費(fèi)的同時(shí)，也會(huì)加大零部件加工的成本投入，因此，相關(guān)人員在對(duì)此類零部件進(jìn)行加工的過程中，一定要根據(jù)其加工特點(diǎn)，針對(duì)加工變形問題，合理的應(yīng)用各項(xiàng)控制措施，提升薄壁環(huán)形零部件的加工質(zhì)量，確保其在航空發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)中的有效應(yīng)用。