航空发动机中小零件数控车削的高效加工探讨

翟莹莹++潘磊

摘 要：在航空发动机中小零件加工中，采用先进可控的数控车削技术，有利于提升零件的加工质量，提高航空发动机的整体性能。使用复杂零件的超精密加工发发，对小零件进行成型加工，使用小工具CCOS技术完成零件的切削和磨削，技术人员应该在数字化工业设计中做好工艺设计层、工艺工控层和数据转化层的辅助性工作，满足发动机零件的加工要求。本文从航空发动机中小零件数控车削加工特点进行讨论，提出几点有利于小零件数控车削加工效率加强的可行性建议。

关键词：航空发动机；小零件；数控车削；高效加工

中图分类号：TG519 文献标识码：A

一、航空发动机小零件高效加工技术应用重点分析

在航空发动机中小零件数控加工活动中，技术人员应该对数字化工业设计系统进行优化，建设高效的零件数控车削加工架构模式。在发动机小零件设计的数据转换层研发过程中，技术人员应该认真采集零件的三维设计数据，建立仿真三维模型，根据三维工艺数据的注释确定数控车削的具体参数。在小零件的数控车削设计层中，技术人员应该根据工艺模型的几何信息进行分析，建立高效的加工工艺方案。根据主工艺模型的几何特征和尺寸关联的信息选择利于高效加工的合适尺寸。根据主工艺模型安装切割精准度更高的智能刀片，在零件的余量规划设计中，技术人员应该做好余量轮廓与关联参数的采集和分析工作。航空发动机中小零件数控车削一种常见的加工方案是ELID-V磨削方法。它采用金刚石磨粒作为反应床，将工件垫衬到工件氧化层上部，金刚石磨粒采用电动机控制进给速度的方式完成加工操作。采用冷却液水电解的方式，生成氢氧根离子为复杂形状的小零件进行精准性较强的定位加工处理。

二、航空发动机中小零件数控车削的高效加工技術应用探讨

（一）针对不同材料类型选择合适刀具。为了满足小零件高效加工的技术需要，加工人员可以绘制零件加工的余量图，并且采用VAVE工具生成检验工序的模型，采用回转修剪的方法，生成小零件车铣切削的工序模型，完成小零件超精密加工成形操作。根据不同硬度和大小的零件，选择不同的切削刀具，能够提升小零件的加工效率。采用钨钴类硬质合金材料的刀具，其刀具的磨损程度比较低，售价也比较低，有利于控制生产成本，可以用它对硬度较高的棒材零件进行加工。钨钴类硬质合金车削刀具的密度为14.3g/cm?～15.3g/cm?，它的硬度最高能够达到91.5HRA，最低为89HRA，弹性模量为610-640GPA，抗弯强度为1.08-2.16GPA，此种切削刀具的断裂韧度为10MPa/㎡～15MPa/㎡，其导热系数为75.4-87.9W/M-K，耐热性为800℃。切削速度比值为3.2-4.8。如果想要选用耐热性更高的切削刀具，可以选择耐热性为900℃的钨钛钴类硬质合金，或者耐热性更好但是切削速度不可调的CBN立方碳化硼材质的刀具。此种材料的刀具耐热性为1400℃～1500℃之间。

（二）特殊零件高速定位加工技术应用分析。在回转体类发动机小零件数控车削加工活动中，技术人员应该做好工艺分析工作。根据具体参数设计出仿真程度较高的毛坯模型，并且以此来确定车削加工的工序规划和余量分配计划。有些特殊形状的小零件需要使用高速定位精密加工技术，可以采用PCD聚晶金刚石材料刀具进行加工，它的切削速度比值为10-25，并且导热系数非常高，最高可达210W/M-K，能够满足长时间高速度大功率的零件加工需要。但是这种聚晶金刚石材料的价格相当高昂，大量装备与数控机床流水线将会增加生产成本。使用工艺数据信息编辑器进行特征交互提取处理，将采集来的小零件数据特征转换成利于刀具选择和设计的参数，根据具体的工艺模板选择合适的放大器。使用制造依据提取工具进行小零件工艺信息编辑和输入，最后形成数控机床三维设计数据加工工艺本体。使用车削放错程序，确定好坐标轴圆点与零件和夹具的关系，提升工艺本体加工的质量。根据工艺本体中G54Z向高度确定夹具的高度，然后对零件的基准面高度进行调整。

（三）建立数字化协同工艺管控车削加工模式。在航空发动机中小零件数控车削高效加工活动中，技术人员应该做好数字化协同工艺管控工作。在小零件加工的过程中，应该面向需求的矢量标准进行刀具切削角度的调整，并且基于前期数控车削的参考标准进行刀具和刀架位置的自动校核。在零件数控车削加工活动中，还应该做好工艺辅助创建工作，定期对数控机床中三维参数的变化情况进行采集，并且使用工艺数据系统管理方法，对数控机床的工艺执行标准进行校核。对航空发动机中小零件进行高效切削加工，技术人员应该选择合适的材料生产小零件中常见的承力螺栓、螺母接头等紧固材料。在车削加工中，选择AISI422型号的不锈钢或者530A40型号的结构钢完成车削作业。AISI422型号的不锈钢适用于制造发动机内部潮湿条件下工作的承力件，用于涡轮、燃烧室部分的螺栓、螺丝钉和螺母接头等的加工生产。在数控车削加工中，使用不锈钢材料进行小零件的加工，能够提高零件在室湿强度、持久强度较高情况下，零部件的韧性和抗氧化性能。采用冷变形车削焊接的方法，制造出形状复杂的模锻件和焊接结构件，零件的易切割性能较好。

结语

在航空发动机中小零件数控车削控制中，技术人员应该建立参数化的产品模型，并且创建父版工艺模型，建立与之对应的模型加工工序。根据零件的大小适度修改模型参数，从而生成新版的工艺工序模型，在数控机床操作端完成合理调试之后，用以生产系列化工序的零件。在数控操作方案的制定中，按照发动机生产制造行业内小零件工艺设计规则确立工艺模板。

参考文献

[1]季江宁.航空发动机小零件数字化设计体系开发与研究[J].航空标准化与质量，2004（2）：34-37.