整体盘轴零件优质高效加工技术

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1、整体盘轴零件优质高效加工技术EffectiveandExcellentManufacturingTechnologyofEntireDisc-ShaftComponent沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司姜雪梅潘玉良陈亚莉姜雪梅研究员级高级工程师。从事航空发动机盘轴制造技术研究。在国家级刊物发表的主要论文有：‘高速拉削工艺的研究与应用X<粉末高温合金涡轮盘机械加工技术研究)、<空心长轴深孔加工工艺研究>等。整体盘轴零件结构及加工工艺性分析整体盘轴零件是典型的盘轴一体结构的零件，具有结构复杂、尺寸精度高、薄壁刚性差j材料难加工等特性。其主要结构：大端是轮盘结构，具有轮缘

2、、辐板、轮毂、盘心孔，在轮缘上具有安装叶片的燕尾型榫槽，辐板处有48个精密螺栓联接孔，位置度要求0．05mm，零件轴颈端外型面为薄壁斜锥壁结构，壁厚仅为2．7—3．1mm，轴身上带有螺纹、蓖84航空制造技术·2013年第14期在整体盘轴零件加工中引入车铣复合加工技术，替代传统的加工工艺，实现在一台设备上通过二次装夹。完成全部的车、铣、钻、扩、镗、铰加工，大幅度地提高零件加工质量和加工效率，有效地解决盘轴零件加工中断屑、打刀、振动等工艺难题。整体是亟待攻克解决的技术关键问题。齿、外花键、径向斜孔等，轴身内型面有球头凹槽、锁片槽等。零件西A、咖B、西C等直径配合表面尺寸公差为

3、0．013—0．05ram，跳动、平行度、垂直度等形位公差为0．01—0．013mm，整体盘轴零件最突出的特点是轴颈锥壁与轮盘的辐板形成半封闭深型腔结构，轴向开口宽度小，径向深度大，敞开性差，而且为多圆弧转接，加工过程中刀具进退困难，容易与零件产生碰撞、干涉，加工难度极大(图1o特别是深型腔粗加工时，零件完全是实心结构，加工余量更大，这对加工非常不利。按传统的加工工艺整体盘轴零件加工不仅需要在数控车床、坐标镗床、五坐标加工中心等多种设备上完成，加工周期长、效率低，而且采用普通的机夹刀具进行深腔加工，易造成切屑缠绕、难以断屑、打刀等问题，加工质量不稳定。在整体盘轴零件加工中

4、引入车铣复合加工技术，替代传统的加工工艺，实现在一台设备上通过二次装夹，完成全部的车、铣、钻、扩、镗、铰加工，大幅度地提高零件加工质量和加工效率，有效地解决盘轴零件加工中断屑、打刀、振动等工艺难题，是亟待攻克解决的技术关键问题。车铣复合加工工艺方案设计复合加工技术主要有2种不同的类型，一种是以能量或运动方式为基础的不同加工方法的复合，另一种是以工序集中原则为基础的、以机械加工工艺为主的复合，这类复合加工技术是指在一台设备上、一次装夹后，能够完成车、铣、钻、镗、铰、攻丝等多种加工要求。车铣复合加工就是近年来快速发展的高效复合加工方式之一，其最突出的特点是零件加工工序集中、一

5、次装夹实现多工序复合加工，大幅度地缩短零件的加工周图1整体盘轴零件简图期，提高零件的加工精度。因此科学合理的优化设计车铣复合加工工艺路线、工艺方案是提高效率和加工精度的关键。整体盘轴零件材料为TCl7，毛坯采用模锻件，热处理状态：固熔+时效，HB≥388。通过对零件进行结构和工艺性分析，考虑到零件的特殊结构及材料的加工特点等因素，设计了全新的车铣复合加工工艺技术方案，使其加工过程高度集成化。为减少零件加工变形，采用专用夹具，轴向定位、压紧的方式，完成零件定位装夹，根据零件的装夹位置和切削时的受力情况，可增加辅助支撑，以提高零件刚性。为保证西A、西B两侧配合内孔和端面的跳动

6、、平行度要求(图1)，工艺方案是采用一次装夹找正，同时完成零件两侧配合内孔和端面的加工。在零件半封闭狭窄深型腔加工中，采用了高压内冷刀具、摆动车削技术及分层切削的加工方式，有效地解决了整体盘轴零件加工中断屑、打刀、振动等工艺难题。铣、钻、扩、镗、铰精加工。采用新工艺优化后的工艺路线与原工艺对比情况见表1。刀具结构及刀具材料的优化设计1刀具结构优化设计整体盘轴零件由于其特殊的深腔结构，且从超声波探伤到成品有较大的加工余量，为解决半封闭深腔加工中由于深腔敞开性差，加工中盲视下操作、难以断屑、易打刀等瓶颈问题，刀具结构设计成为加工中的关键。经充分的研究论证，高压内冷结构刀具属于

7、首选方案。以加工零件大端为例，确定的刀具方案见图2。图2中刀具“他”是最为关键优化改进后新的工艺方案用4道工序完成了传统工艺24道工序的加工内容，通过二次装夹，完成全部车、表1采用新工艺与原工艺工序前后对比原工序镌钯备潞确簿’。-?⋯一一勺鞫黼盂摩No．20粗车大端、No．30粗车内腔、No．35半精将原4道车加工工序车外圆、No．45半精车内腔(共4道工序)合并为1道工序No．20细车大端No．25粗车小端、No．40半精车小端和内fL(共将原2道车JmT．工序No．25细车小端2道工序)合并为1道工序No．70～No．10