复合加工数控技术在航空发动机零件制造中的应用

　　当引入B 轴车削加工技术时，利用B 轴在车削中可以摆头的功能，使铣削主轴头带动刀具同步摆动，使得车刀杆轴线随着加工部位的变化逐渐地调整其与型腔之间的角度，最大限度利用型腔的有限空间，拓展了每一把刀的运动方位，弥补了常规车削中刀杆固定不动的不足，减少了不同刀具换刀加工所产生的接刀痕，改善了表面质量，这一点在发动机零件的加工中尤为重要。

　　从某种意义上说，数控车床的诞生使得车削非线性曲面变得轻而易举，而B 轴摆头车削技术的诞生使得复杂结构零件的车削工艺能力得到极大的提升。

　　以能量复合为基础的复合加工技术应用了多种形式的能量综合作用来实现材料的去除，提高了难加工材料、难加工结构的加工效率和加工质量。

　　高温合金属于难加工材料，也是航空发动机零件常用材料之一。高温合金切削时产生的切削力大、切削温度高，造成工件热变形，使尺寸和形状精度发生变化。同时加工中冷硬现象严重，导致刀具磨损加剧。高温合金零件的加工普遍存在加工成本较高、加工周期较长的特点。特别是高温合金材料的整体叶盘，加工中需要切削掉的材料占整体毛坯锻件的90％左右。当刀具直径小于φ8mm时，刀具系统刚性迅速减弱，进给降幅较大，加工中容易出现断刀现象，影响零件的表面质量。我公司针对难加工材料的开展了特种工艺加工研究。对高温合金材料的整体叶盘和机匣，采用电火花仿型铣工艺进行粗加工，取代数控铣削的方法去除流道部位大部分材料。以叶盘为例，粗开槽加工时，采用棒状电极，分别给叶盆和叶背预留一定余量。然后进行五坐标铣削，即将电火花加工后的叶片进行光整加工，使叶身各处余量均匀，给后续精铣加工奠定基础。同直径电极的造价远远低于硬质合金刀具，其价位还不到硬质合金刀具的十分之一。与加工中心相比，电火花机床小时折旧费用也低。

　　复合加工工艺注意要点：（1）防止加工中出现干涉。由于车铣复合加工中心增加了铣削加工时的主轴刀具回转功能，使其不同于原来车床的滑枕加刀夹结构，显得较为庞大。在加工零件时，必须要考虑是否会与零件、夹具、机床工作台（或转盘）产生干涉与碰撞。解决的方法是，应用几何虚拟仿真技术，虚拟仿真软件环境建立零件、夹具、机床工作台（或转盘）和机床铣削主轴准确的三维数据模型，运行数控加工程序，检查刀具轨迹是否过切，判断铣削主轴是否与零件、夹具以及工作台干涉，并根据干涉具体情况采取有效措施予以调整，通过加长刀具刀杆的长度，加高夹具的高度，使铣削主轴有足够的运动行程空间。（2）工艺路线编排合理。车铣复合或铣车复合工序尽量安排在零件的精加工阶段，也即零件的最终成形加工阶段。粗加工或半精加工工序安排在常规设备上进行。这样既可以规避高端设备资源紧张的情况，又最大化的将车、铣、钻、镗等多个工艺集中，一次性加工完成工件大部分加工，提高零件的加工精度。

结束语

　　复合加工技术为保证航空发动机复杂结构零件的加工质量、提高加工效率、降低生产成本、简化工艺流程、缩短新产品的研制周期，提供了一个可行的方法。但是复合加工，应综合考虑零件的精度、结构复杂性和加工成本的性价比，毕竟具有复合加工功能的机床目前仍属于高端设备，资源较少。展望国家航空业的发展前景，加快研制民用大飞机、大推比发动机步伐，实现航空发动机行业长期可持续发展，是企业追求的重要战略目标。在市场竞争日益激烈的今天，一个新产品研发周期的长短，是衡量企业综合实力的体现，因此复合加工技术具有广泛的应用前景。