黃帥

摘要：航空發(fā)動(dòng)機(jī)匣零件在發(fā)動(dòng)機(jī)中有著不可替代作用。這種零件使用的制作材料比較特殊，該零件的制造精度對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體的協(xié)調(diào)性和實(shí)際應(yīng)用效果有著直接影響。機(jī)匣零件的外壁比較薄，加工的難度比較大，而且加工工藝較為復(fù)雜，如果使用傳統(tǒng)的零件加工方式則無法滿足機(jī)匣零件的加工需求。目前我國(guó)薄壁零件的加工經(jīng)驗(yàn)比較少，那么實(shí)際加工的過程中一定要合理應(yīng)用數(shù)控加工工藝，避免由于操作不規(guī)范而導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣出現(xiàn)變形或者損壞的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣；數(shù)控加工；加工工藝

機(jī)匣零件在制作的過程中主要應(yīng)用的是復(fù)合材料，這類材料在加工方面比較困難，而且零件對(duì)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為嚴(yán)格，這就為以往使用的加工方法增加了一定的難度。數(shù)控加工技術(shù)是一種自動(dòng)化加工技術(shù)，這項(xiàng)加工技術(shù)在應(yīng)用的過程中工作效率比較高，其主要是由數(shù)字控制裝置控制的，可以用于對(duì)加工精度有很高要求、加工難度比較大的零件加工，也可用于機(jī)匣類薄壁零件的加工中，加工質(zhì)量有所保障。

一、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1、整體式環(huán)形機(jī)匣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

由機(jī)匣壁和前后安裝邊組成，一般為薄壁的圓錐體或圓柱狀，殼體外表面有環(huán)形加強(qiáng)筋、環(huán)帶、凸臺(tái)；內(nèi)表面有環(huán)形槽、圓柱環(huán)帶及螺旋槽；圓柱環(huán)帶上分布有圓周的斜孔；殼體壁上設(shè)有徑向孔、異形孔及異性槽等。

2、對(duì)開式環(huán)形機(jī)匣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該類機(jī)匣一般帶有縱向安裝邊，呈圓錐體或圓柱體狀，內(nèi)表面具有環(huán)形槽或T型槽及螺旋槽；外表面具有加強(qiáng)筋、支撐臺(tái)、限位凸臺(tái)、各種功能凸臺(tái)和異性凸臺(tái)；機(jī)匣壁上有安裝孔、定位孔、通氣孔、徑向孔和異形孔等。

3、帶整流支板機(jī)匣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該類機(jī)匣有鑄造結(jié)構(gòu)和焊接結(jié)構(gòu)，一般由外環(huán)、內(nèi)環(huán)及空心整流支板組成。內(nèi)外環(huán)壁較厚，設(shè)置有徑向孔；內(nèi)環(huán)端面有螺栓孔；外環(huán)上有定位孔、連接孔；外表面有安裝座和平面等。

二、機(jī)匣結(jié)構(gòu)造成加工難點(diǎn)

機(jī)匣結(jié)構(gòu)復(fù)雜，腔槽周圍分布很多特征島嶼、凸臺(tái)、孔系、槽、筋等特征，壁薄并且變化劇烈，也造成了加工工藝上的難度。沿著軸向與燃燒室連接的機(jī)匣后端部位，除了法蘭結(jié)構(gòu)上具有復(fù)雜孔系外，沿著機(jī)匣加強(qiáng)筋部位周邊還分布著放氣孔，該類孔一般與發(fā)動(dòng)機(jī)軸線成一定角度，這些特殊結(jié)構(gòu)的異型孔加工難度很大。在加工工藝上，除了結(jié)構(gòu)復(fù)雜工藝難度大外，部分機(jī)匣采用的對(duì)開結(jié)構(gòu)，若在加工過程中采用分散與組合加工相結(jié)合，會(huì)由此造成二次定位，影響加工一致性。加工過程引起的變形問題也是機(jī)匣加工的另一個(gè)難點(diǎn)，按照常規(guī)工藝過程加工，總會(huì)出現(xiàn)沿著機(jī)匣腔槽邊緣由外向內(nèi)誤差越來越大現(xiàn)象。而變形誤差會(huì)引起后期發(fā)動(dòng)機(jī)葉片工作的顫振，直接影響到整機(jī)的性能和使用壽命。

三、航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的數(shù)控加工工藝

想要對(duì)機(jī)匣零件的加工工藝進(jìn)行控制，那么需要對(duì)使用的加工工具、加工材料和加工方案等進(jìn)行全面的控制和管理，確定每一項(xiàng)工藝的合理應(yīng)用這樣才能從整體上提高機(jī)匣的質(zhì)量，保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用效果。在使用數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行機(jī)匣加工的過程中，一定要掌握機(jī)匣零件的加工特點(diǎn)，從零件的實(shí)際應(yīng)用需求出發(fā)，選擇合理的零件加工技術(shù)。

1、進(jìn)行機(jī)匣數(shù)控加工參數(shù)建模

參數(shù)建模是數(shù)控加工工藝中的重要組成部分，在建模之前首先要對(duì)機(jī)匣進(jìn)行全面的分析和了解，掌握好機(jī)匣零件的主要結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合不同的特征對(duì)機(jī)匣結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，將應(yīng)用特征較為相似的分到一類中。分類完成后要了解不同類別之間的聯(lián)系，并將不同結(jié)構(gòu)特征之間的聯(lián)系在圖紙上表達(dá)出來。再對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的分析，確定不同特征之間的準(zhǔn)基關(guān)系，然后用參數(shù)的形式表達(dá)出來，用數(shù)值將結(jié)構(gòu)中各個(gè)特征之間的關(guān)系表達(dá)出來，建立一個(gè)完整機(jī)匣特征參數(shù)模型。

2、進(jìn)行機(jī)匣數(shù)控加工工藝路線優(yōu)化

在進(jìn)行零件加工的過程中會(huì)受到許多因素的影響，那么零件容易出現(xiàn)變形的現(xiàn)象。在進(jìn)行機(jī)的數(shù)控加工時(shí)，毛坯加工過程中一定提前確定好每個(gè)環(huán)節(jié)中的加工工藝，并掌握好零件的各項(xiàng)參數(shù)，在加工時(shí)對(duì)每一項(xiàng)操作進(jìn)行合理的控制，才能保證機(jī)匣零件的加工質(zhì)量。另外，在加工之前還需要提前制定好加工方案，減少誤差的產(chǎn)生。

第一，控制夾具的安裝，一般在毛坯數(shù)控加工中會(huì)預(yù)留一部分的位置作為夾具安裝部分。第二，進(jìn)行毛坯的粗加工，在此過程中其主要是為了去除毛坯上大部分的余料，只要按照機(jī)匣的大致形狀進(jìn)行切削就可完成，對(duì)加工精度要求不高。第三，進(jìn)行余料的半精加工，去除熱處理產(chǎn)生的變形，完成各次要表面的最后加工，給精加工奠定基礎(chǔ)。第四，精加工階段，完成全部表面最終加工，并保證機(jī)匣的全部技術(shù)要求，特別是對(duì)主要表面的要求。在工藝制定時(shí)要兼顧加工精度與效率，合理分配加工余量。第五，要使用內(nèi)外加工對(duì)稱的切削方式來對(duì)加工余量進(jìn)行均勻的加工，要結(jié)合實(shí)際的加工進(jìn)度和切削工具的加工速度來控制好整體的加工順序，確保這項(xiàng)工序完成后，零件的內(nèi)外加工質(zhì)量可以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3、機(jī)匣數(shù)控刀位軌跡優(yōu)化

首先，刀位軌跡在規(guī)劃時(shí)，始終遵循在能夠保證后續(xù)銑削加工應(yīng)有余量的前提條件下，對(duì)于機(jī)匣回轉(zhuǎn)面和凸臺(tái)四周，盡可能多地在粗加工階段去除余量，從而縮短加工工時(shí)，提高加工效率。例如，針對(duì)燃燒室機(jī)匣這類多島嶼復(fù)雜結(jié)構(gòu)件可采用行切與環(huán)切相結(jié)合的方式進(jìn)行插銑加工。為最大限度地去除毛坯，對(duì)凸臺(tái)外圍的區(qū)域采用等高行切法可改善插銑加工時(shí)因插銑深度不同引起的刀具磨損加劇問題，提高加工效率，降低加工成本；然后在內(nèi)島嶼周圍以凸臺(tái)平面法向?yàn)榈遁S矢量繞凸臺(tái)插銑走刀。

其次，構(gòu)建快速銑削刀軌導(dǎo)入機(jī)匣特征造型，作為加工程序的控制曲線，將機(jī)匣選為檢查面，在保證無干涉的情況下，生成了余量去除最多、效率最高的快速銑削開槽加工程序，并在凸臺(tái)部位進(jìn)行了清根加工。針對(duì)機(jī)匣凸臺(tái)四周精銑及清根加工凸臺(tái)周圍的外圓面在機(jī)匣外形精銑中已銑削到位部分，只留凸臺(tái)側(cè)面余量2mm，采用和凸臺(tái)定面法線同方向的固定刀軸方式，進(jìn)行連續(xù)兩刀的環(huán)切加工。為保證切入切出的平穩(wěn)性，所有凸臺(tái)精銑均采用圓弧進(jìn)退刀方式進(jìn)行加工。

最后，對(duì)于與凸臺(tái)無依附關(guān)系的加強(qiáng)筋圓角及相鄰輪轂面片之間的過渡圓角通常采用四軸聯(lián)動(dòng)加工。對(duì)于發(fā)生干涉的區(qū)域，通過使用機(jī)匣表面刀具半徑偏置面對(duì)刀位軌跡進(jìn)行裁剪，保留非干涉軌跡，生成回轉(zhuǎn)面銑削加工程序。

結(jié)語：

根據(jù)上文分析可以看出，由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣其整體精密度較高，其曲面形狀對(duì)加工工藝的要求更高，在數(shù)控加工中對(duì)材料的切削、加工角度、行進(jìn)路線等都需要進(jìn)行準(zhǔn)確的掌控。在以上分析中從多個(gè)角度探究了在機(jī)匣數(shù)控加工工藝中存在的難點(diǎn)、要點(diǎn)，并結(jié)合現(xiàn)今數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展情況及機(jī)匣加工要求提出了優(yōu)化數(shù)控加工工藝的方法，對(duì)于文中所提供的措施經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明其在加工中具備較好的應(yīng)用效果，具體還需根據(jù)機(jī)匣加工的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以此來保證數(shù)控加工工藝應(yīng)用的高效性。

參考文獻(xiàn)：

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