盘轴一体结构零件高效车铣复合加工技术研究.docx

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1、盘轴一体结构零件高效车铣复合加工技术研究 摘 要：盘轴一体结构零件是航空发动机中的关键件和重要承力件，该零件具有结构困难、尺寸精度高、薄壁刚性差、材料难加工的特点，特殊是其深腔结构放开性极差，给切削造成极大困难。车铣复合加工技术以车铣复合机床为核心加工设备，设计最优工艺路途，配置合适的专用夹具，选型高性能的机夹刀具，采纳软件设计数控程序并进行仿真，优化走刀路途、细化加工参数，以实现抗疲惫制造为最终目标的机械加工技术。 关键词：盘轴 结构零件 高效车铣复合 加工技术 中图分类号：TK162 文献标识码：A 1探讨目标 以盘轴一体结构零件为载体，利用公司新引进的WFLM65车铣复合加工设备，开展盘

2、轴一体化困难结构零件的高效车铣复合加工技术探讨和加工验证，驾驭车铣复合加工设备的功能特点、零件加工工艺和复合编程技术。实现一次装夹，完成车、铣、钻、扩、铰加工和一次成形，大幅度地提高零件加工质量和加工效率。 1.1 零件类型 盘轴一体结构零件是将原盘与前轴颈合为一体的典型的困难零件，是发动机中的关键件和重要承力件，材料为TC17，零件结构困难、尺寸精度高、特殊是轴颈锥壁与轮盘的辐板形成了半封闭深型腔结构，径向深度达75mm，放开性极差，加工中进退刀极其困难，须要多把刀具转接才能完成加工。轴颈锥壁处最小壁厚仅为2.8mm，简单产生加工变形，给切削加工造成极大困难，加工质量不易保证。 1.2 预期

3、达到的技术指标 通过盘轴一体结构零件高效车铣复合加工技术探讨，驾驭困难零件的复合加工技术、复合编程技术，提升公司制造水平，加工后的零件内孔协作尺寸396.2H7、跳动0.015；协作尺寸401.5 H7、垂直度0.01；轴颈锥面壁厚2.76+0.1；3.2+0.1；端面基准B平面度0.015等尺寸及技术条件满意设计图纸要求。填补公司盘轴一体化零件复合加工技术空白。 2攻关试验 2.1加工工艺方案的制定 2.1.1 工艺路途规划 盘轴一体结构零件毛坯采纳模锻件，热处理状态：固熔+时效，HB388。通过对零件进行结构和工艺性分析，考虑到零件的特别结构及材料的加工特点等因素，将原加工工艺路途进行了全

4、新的优化设计，通过采纳车铣复合加工设备，实现了车、铣、钻、扩、较一次装夹加工成型。新工艺将原来的工序进行了集成和合并，将原来24道工序合并成4道工序，共优化削减了20道工序，极大地缩短了加工周期，削减了零件的周转。 2.2刀具结构及刀具材料的选择 盘轴一体结构零件由于其特别的深腔结构，且从超声波探伤到成品有较大的加工余量，半封闭深腔加工中走刀困难，加工过程中刀具与零件简单产生碰撞，因此刀具结构设计成为关键，同时零件加工采纳了卧式车铣复合加工中心，在进行刀具结构设计时要充分考虑机床接口和刀具的可达性，考虑到设备的特点和内部功能，高压内冷结构刀具属于首选方案。依据以往加工阅历，最终确定的刀具方案。

5、 2.3专用工装的结构设计 由于零件粗加工的刚性相对较好，可干脆采纳四爪卡盘径向夹紧。精加工时考虑到零件的薄壁结构，为削减加工变形，必需采纳专用夹具，实现轴向定位、压紧的方式，完成零件安装定位和加工，并尽量使定位基准和设计基准重合，通过一次装夹、互为基准加找正的方法保证零件的两侧内外表面的形位公差要求，夹具的压紧力的作用点应与定位面保持一样。 2.4 加工中出现的问题及改进措施 2.4.1 深腔型面加工： 冷却和排屑 零件的深腔在加工时冷却和排屑非常困难，冷却困难导致刀片快速磨损，引起切削失效；排屑困难导致切削缠绕刀柄，而过多缠绕形成的积屑瘤假如参加切削，简单使零件表面形成严峻缺陷，所以深腔加

6、工的关键就是冷却和排屑。为了解决这一难题，主要在两个方面进行了加工试验，第一是运用超高压内冷刀具，300bar的冷却压力使切削液顺当的喷射到刀具的前刀面上，完成冷却的功能；其次是试验切削参数，在切削深度和进给量上进行调整，试验出当切削深度为0.25mm、进给量为0.15mm/转时，形成的切屑呈碎鳞片状，这就使切削能够顺当的进行，刀片的磨损也大大降低。 深腔型面车加工简单产生碰撞和打刀 深腔型面加工其刀具结构、走刀路途、切削用量的选择对保证加工质量特别重要，必需确定合理的走刀轨迹、优化进刀方式。在加工深腔型面时，为避开刀具与辐板处尺寸R51发生刮碰，采纳圆弧进刀，保证了接刀处的平滑转接；采纳由盘

7、心端面推向深腔的走刀轨迹，即保证了刀具的强度，又适当的提高了切削的效率。 2.4.2 基准面加工： 盘轴一体结构零件前后两侧协作止口和端面是零件重要的基准面，前后端面的平面度和平行度均为0.013mm，前后协作止口的跳动要求为0.015mm；为了保证加工质量，工艺上应将前后基准支配在一个工位上进行加工，而在加工时，夹具和零件的装夹须要讲究技巧。安装夹具时，先将夹具基准端面和花盘端面修整平滑；安装联接螺栓时先进行预拧紧，拧紧力适中，当夹具找正后，进行两两对点渐进压紧，同时视察外圆的跳动，避开由于一点用力过大导致已找正的平面出现异样。零件安装时，同样采纳渐进压紧方式，避开产生压痕和零件压紧变形。

8、2.4.3 镗孔加工中需留意的问题 轴颈端内孔公差位0.1mm，但由于加工距离较长，加工时简单产生锥度，所以必需选择刚性好并且锐利的刀具，同时在切削用量上严格限制。如上所述的“T3”刀具，刀尖圆角为R0.4，刀片楔角55度，既满意了刀具锐利的要求，也满意了强度要求。在实际加工中，零件直径在长度方向的改变量仅为0.01mm，保证了设计的要求。 2.4.4其他难点问题和解决措施 零件在加工内孔时，采纳R0.8规格镗孔刀片切削产生振纹，经过分析，其缘由是刀具圆角过大，切削时零件与刀具的接触面积过大，从而产生了较大的切削力，经探讨论证，将原刀片更换为刀尖圆角为R0.4的刀片，解决了加工中的振刀问题。 结语 经过对两件盘轴一体结构零件的车铣复合加工，零件的尺寸、技术条件和表面粗糙度满意设计要求，车加工开发了机床高压内冷、在线测量等8项机床功能，零件车加工效率比原来提高3倍左右。 参考文献 1透平机械现代制造技术丛书编委会.结构件制造技术M. 北京科学出版社，2002. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页