渦輪葉片榫頭側(cè)邊圓角陣列加工工藝研究*

王小東，張 云，陳志同，劉瑞松，劉隨建，吳志新

（1.北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，北京 100191；2.棗莊北航機(jī)床創(chuàng)新研究院有限公司，棗莊 277000；3.中國(guó)航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司，沈陽 110043）

渦輪葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的核心零件，其加工精度對(duì)整機(jī)性能有著重要影響。大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪組件由渦輪盤和葉片分體構(gòu)成，其中葉片由葉身和榫頭組成，榫頭再與渦輪盤榫槽連接，構(gòu)成渦輪組合件[1]。傳統(tǒng)渦輪葉片多采用樅樹形結(jié)構(gòu)，該類結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是允許榫頭連接處受熱后能自由膨脹，以減少熱應(yīng)力，同時(shí)榫頭的傳熱性好，使葉片上的熱量容易散走[2]。

在葉片加工中由于通常以榫頭為工藝基準(zhǔn)，并且榫槽的幾何形狀復(fù)雜，精度高，表面質(zhì)量要求高，故對(duì)榫頭的加工工藝有嚴(yán)格的要求，以防止在榫頭表面造成加工缺陷。針對(duì)榫頭加工的夾具設(shè)計(jì)、刀具選用和參數(shù)選擇也非常關(guān)鍵。現(xiàn)在工廠通用的榫頭數(shù)控加工工藝是：在臥式加工中心進(jìn)行粗加工，再用平底銑刀精加工榫頭側(cè)面，最后用成型刀加工榫頭上下成型面[3]。針對(duì)單件難加工材料制成的榫頭，多采用緩進(jìn)磨削加工的方式，但砂輪在整圈加工中前后磨損大,磨削出的榫頭尺寸變化大[4]。對(duì)于榫頭側(cè)面圓角加工，目前的銑削加工需要較高的設(shè)備成本，占用機(jī)床工時(shí)較長(zhǎng)，且需要后續(xù)進(jìn)行機(jī)械光飾處理保證表面質(zhì)量[5]；而手工倒圓則存在不均勻現(xiàn)象，易產(chǎn)生應(yīng)力集中點(diǎn)。在此背景下，本文提出了基于三軸聯(lián)動(dòng)矩形陣列數(shù)控機(jī)床的超硬磨料數(shù)控磨拋倒圓工藝系統(tǒng)，為精度、表面質(zhì)量、效率、成本等各方面的改進(jìn)探索一條新工藝途徑。……