铣车复合加工技术在薄壁机匣加工中的应用

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1、铣车复合加工技术在薄壁机匣加工中的应用随着航空制造技术的发展，新一代飞机发动机的机动性、灵敏性、可靠性大幅提高，美国已经投入使用的第四代飞机发动机F119推重比达到10的量级，具有超声速巡航、隐身、高机动性、良好的敏捷性和可靠性等特点。高性能飞机发动机大量采用了整体、薄壁复杂结构及难加工材料零件，复杂整体薄壁结构的采用，减轻了发动机零部件的重量，有利于提高发动机推重比，但同时也增加了加工难度。航空发动机复杂结构薄壁机匣外型面及安装座需要五轴联动铣削加工、内腔表面及前后安装边需要数控车削加工，前后安装边上的定位孔、连接孔需要钻、扩、镗、铰的加工，在薄壁机匣加工及不同工序的周转过程

2、中存在变形现象，因此造成后续加工工序装夹、找正困难，严重影响了机匣的加工质量和效率。自1952年世界第一台在美国诞生以来，数控机床的种类越来越多、功能越来越强，多功能、复合在航空制造业得到了广泛的应用，解决了航空复杂结构、难加工材料零件加工的难题。德马吉五坐标铣车复合加工中心具有钻、镗、铣、车等功能，配置了40刀位的刀库，具备自动换刀加工功能，并配置了雷尼绍红外测头和在线测量系统，能够实现机匣件多工序复合加工，避免薄壁机匣加工过程二次装夹、找正带来的误差，提高加工自动化程度。近些年，在航空发动机机匣加工领域，国外对铣车复合加工技术进行了大范围的应用，大大地提高了生产效率，减少了

3、加工工艺流程，缩短了加工周期，节省了引进其他设备厂地，降低了不同设备等待和撞车的几率，同时还提高了零件加工质量，保证铣、车、钻孔的一致性，的成本也随之降低。国内尚无国产五坐标铣车复合加工中心设备，也没有铣车复合加工技术在国内航空发动机机匣件应用的成熟案例，某些进口的高端复合加工中心设备功能没有得到充分发挥，个别进口五坐标铣车复合加工中心被当作五坐标加工中心或数控立车使用。本文以德马吉五坐标铣车复合加工中心和整体环形薄壁机匣为载体，介绍了铣车复合加工技术在航空发动机薄壁机匣加工中的应用，主要包括：德马吉五坐标铣车复合加工中心介绍、整体环形薄壁机匣工艺分析、铣车复合加工技术的工艺路

4、线的规划、铣车复合加工数控程序的编制及虚拟仿真加工验证过程等内容。整体环形薄壁机匣加工工艺分析1零件结构外机匣是飞机发动机高压压气机壳体的组成部分，属于典型的整体薄壁环形机匣。它的内表面为回转体，由车加工完成；外表面有不等均布的凸台岛屿，由铣加工完成；该机匣前后和径向表面分布着安装边和径向孔，该机匣的结构完全符合铣车复合加工技术的要求。零件的主要尺寸是，最大外径φ468.1mm，最小内径φ433.4mm，高度69.75mm，最小壁厚（1+0.2）mm，端面平面度0.03mm，端面及径向孔最小的位置度φ0.03mm，见图1。2零件材料根据设计图纸的要求，材料的牌号为1Cr11Ni

5、2W2MoV，该材料属于奥氏体的不锈钢，设计要求硬度为HB311~352，其强度可以根据工艺热处理予以调整，但耐热本文由硅片www.jsfsgf.com实验台www.tianhao-lab.com联合整理发布性和抗腐蚀疲劳优于其他不锈钢。3加工难点分析外机匣最小壁厚仅1mm，端面孔相对于端面及止口的位置度仅为φ0.03mm，属于典型的整体环形薄壁机匣，该零件的加工难点在于如何保证设计图要求的φ0.03mm位置度，如果零件加工后产生变形，零件端面及止口跳动超过0.015mm，通过二次装夹找正加工的定位孔位置度难以保证。整体环形机匣铣车复合加工工艺方案1总体方案外机匣工艺分析发现，

6、由于该机匣壁厚较薄，属于典型的整体环形机匣，在车加工后会产生一定程度的变形，通常机匣件车加工后，再安排前后安装边及径向安装座孔的加工，这样会造成零件二次装夹找正的困难，二次装夹找正的误差会影响精密定位孔加工的位置度，很难保证加工质量。铣车复合技术的加工理念是“一次装夹，高效加工，完成零件所有表面及孔加工”，即在1台机床上完成1个零件上内表面车加工和外表面铣加工及零件表面上孔加工，可保证零件高精度装配的要求。因此，针对该整体薄壁环形机匣结构特点和技术要求，制定了外机匣铣车复合加工方案，使端面孔与端面基准及止口表面通过一道工序、一次装夹找正完成加工，避免二次装夹找正产生的误差，缩短

7、工艺路线，提高加工效率，保证加工质量。2铣车复合加工工艺路线铣车加工工艺的编制原则：尽量在一次装夹下完成零件多个方向工位的加工。按照上述的铣车复合工艺编制方法与原则,将该零件的工艺路线定为：0毛料图表―5车超声波一面―10车超声波另一面―15超声波检查―20粗车后端―25粗车前端―30钻镗前端角向孔―35粗铣凸台―40去毛刺―45稳定处理―50修前端基准―55半精车后端―60半精车前端及精镗角向孔―65精车后端、铣凸台及钻镗端面孔―70精车前端及钻镗端面孔―75去毛刺及钳修表面―80标印―8