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航空发动机涡轮机匣铣数控加工工艺

发布时间:2014-12-11 作者:王涛 郝晓光  来源:数控机床市场网
本文通过刚性分析、工装自制、刀具试验、刀轨优化、变形控制等多方面入手,对美国普惠公司某型航空发动机涡轮机匣进行铣加工工艺研究。攻克了高温合金机匣复杂型面、腰槽及岛加工的诸多技术难题。积累了一定的大进给去余量、薄壁加工变形控制、辅助支撑工装设计等工艺经验。

1 引言

  该涡轮机匣材料为 INCONEL 高温合金,这些极具挑战的工件材料往往对加工造成诸多影响,一般对车削不会产生太大影响,而对铣削影响较大,往往需要多次铣削去除大量材料,这样耗费了大量的成本。传统铣削刀具不能高效率的完成该使命,铣削中的刀具迅速磨损及大量的切削热甚至会融化刀片。为此选用能够减少刀片切削刃的沟槽磨损,并能采用更高的进给量的铣削刀具,成为确保加工安全高效的关键所在。为了追求更大的推重比,机匣设计了大量采用岛、槽、筋等结构,这类结构的加工工艺就需要精心规划,往往需要设计大量非标刀具达到去除材料的目的,加工时还必需考虑到薄壁件的一些列加工变形问题。

  本文就某 PW 涡轮机匣加工难点进行深入分析,精心设计铣加工工艺,并进行实际加工,摸索加工规律。

2 零件分析

  2. 1 结构分析

  该涡轮机匣为典型薄壁环形高温合金件,最大外圆为 1063mm ,高为130mm ,壁厚仅为 2.3mm 。主要结构有:

  (1)大、小端面共有 130 个开口槽及 260 多处孔;

  (2)靠近大端面内型有一加强筋,筋上有四组不同大小共 169 孔,其中有一直径仅为 2.18mm 的盲孔和 84 个直径为3.3mm 精度较高的铆接孔,筋的下端有42个 U 型窝;

  (3)中部斜面上有四个不均布的岛,每个岛上有6处螺纹孔,其中两处为盲孔,每个岛子中间有内外不同心的孔;

  (4)小端较为复杂,尤其是小端内型槽,属于凹陷的形式,加工十分困难,63 处偏心腰槽与底面为 25.5°,与喷涂槽相通,无论是加工还是喷涂,都是个挑战。

  2. 2 加工难点分析

  难点 1:零件大部分余量需要采用铣削的方式进行去除,特别是零件外型侧壁上,有近 17m m 余量,采用传统的整体硬质合金铣刀或盘铣刀,效率将十分低下;

  难点 2:岛屿中心孔采用传统的钻削方式又会担心产生较大的变形,采用硬质合金刀具去余量,会消耗大量刀具,且效率十分低下;

  难点 3:小端内型面的 63 处腰槽,宽度仅为 6.3mm ,长度为 17.27mm ,为保证零件加工精度,需要采用刀补程序,这样刀具选用就限定了一定的范围,还必需要求刀具具有一定的长度,防止出现加工碰撞。

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