某某工厂-专业生产加工、定做各种金属工艺品

　　PG电子对航空饱筒轴零件资料及构造特质举行说明，通过陶瓷刀具的运用矫正、装夹办法的矫正以及参数化防误步伐的运用，擢升了车削加工质料与效劳；通过涂层刀具的运用以及加工参数的优化，办理了法兰面“花边”铣削困难，同时有用低落了刀具应用本钱，擢升了饱筒轴零件举座加工效劳。

　　高压涡轮是航空启发陷坑键部件之一，高压涡轮饱筒轴联接着高压涡轮和高压压气机，是传达启发机扭矩的厉重部件[1]。饱筒轴正在航空启发机联接地方如图1所示。

　　饱筒轴事务条目较为阴恶，它承担着极丰富的表载荷，征求扭矩、弯矩、轴向力、横向力和振动等[2]。航空饱筒轴属于薄壁空腔构造零件，举座刚性差，加工余量较大，加工效劳低，同时加工精度哀求高，加工进程易变形及出现振刀题目，加工工艺性差，属于薄壁弱刚性零件。

　　高压涡轮饱筒轴资料为Inconel 718（GH4169）合金，是一种时效重淀加强型镍基高温合金，被普遍用于创造喷气启发机的涡轮盘、涡轮轴、轴颈、封厉环和叶片等高温部件[3]。动作一种难加工资料，Inconel 718合金拥有导热性较差、加工硬化告急和易粘刀等特质，易形成切削加工性差、刀具应用寿命短及加工表面质料差等题目。

　　Inconel 718（GH4169）高温合金资料的厉重因素为镍，其镍含量为50%～55%，其余厉重元素为Fe、Cr和Nb等。它是以体心立方晶格Ni3Nb（γ ）和面心立方晶格Ni3Al、Ni3Ti和Ni3Nb（γ′）加强的镍铁基合金（往往称为镍基合金），从低温到700℃以下拥有高的征服强度、工艺拉伸强度和良久强度[4]。Inconel 718（GH4169）高温合金拥有优异的高温强度，抗氧化、抗蠕变、抗侵蚀才略和精良的委靡特征。越发正在650℃高温下，其力学功能拥有很好的太平性，或许正在600～1200℃承担必定的事务压力。不过Inconel 718（GH4169）高温合金切削加工性较差，整体展现为切削力大、切削温度高、刀具磨损强烈、加工硬化、粘刀景象告急及排屑麻烦等[5]。榜样Inconel 718高温合金化学因素见表1。

　　Inconel 718（GH4169）高温合金与其他工程资料的切削加工性斗劲如图2所示，比拟于其他资料，GH4169合金资料的切削加工功能偏低，属于难加工资料[6]。镍基高温合金切削加工的厉重题目展现正在以下几个方面。

　　3）刀具磨损告急，机器磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损较告急，刀具寿命昭着低落。

　　图2 Inconel 718（GH4169）高温合金与其他工程资料的切削加工性斗劲

　　高压涡轮饱筒轴零件如图3所示。高压涡轮饱筒轴前后端都带有安置边，是一种榜样的“花边”构造。同时，正在沿着圆周对象上，花边边际散布着一圈螺栓孔，通过短螺栓永别与高压压气机封厉盘和高压涡轮封厉盘联接。

　　饱筒轴零件构造如图4所示，零件前端φ377.744mm表径为径向基准，即基准B，前端面为轴向基准，即基准A，平面度哀求为0.025mm，前端散布48处R6.35mm“花边”构造。后端表径为φ363.829mm，表径相对付A、B基准正在自正在状况下的跳动哀求为0.05mm，正在桎梏状况下的跳动哀求为0.025mm。饱筒轴零件中央个别壁厚仅为2.5mm，属于榜样的薄壁弱刚性构造。

　　饱筒轴零件厉重加工工艺为车削、钻孔和铣“花边”，特种工艺厉重有荧光检验、喷丸和静平均等。

　　饱筒轴零件毛坯质料约50kg，正在零件最初出手试造时，粗车加工进程采用DNMG 150612-TF刀尖半径为1.2mm的硬质合金菱形刀片去除余量，效劳低，临盆周期长，晦气于多量量临盆。为了尽疾变特别工近况，有用升高加工效劳，缩短临盆周期，试验采用美国绿叶公司的RNGN-120700 T1型WG-300晶须加强型陶瓷刀具，它是用特种陶瓷粉末资料，采用科学配方，通过额表临盆工艺，应用今世化配置临盆创造出来的。其特质为高硬度、PG电子官方高强度、高红硬性、高耐磨性、精良的化学太平性和低摩擦系数等，其切削加工效劳为广泛硬质合金的3～9倍。陶瓷刀片（见图5）为圆形，直径为12.7mm。陶瓷刀车削特质是高转速（200r/min），大背吃刀量（1～2mm）。

　　正在应用陶瓷刀片初期，因为对其加工功能不足剖析，且陶瓷刀片脆性大，因而加工进程中易呈现崩刃景象，进而导致零件表面质料差等题目爆发。通过现场多次试验，最终确定加工参数：切削速率为200m/min，进给量为0.25mm/r，切削深度为2mm。同时正在基于前期多轮试验的本原上，对陶瓷刀具的进刀办法举行安排，矫正后的陶瓷刀切削进刀办法如图6所示。进刀时，采用斜向进刀与直线进刀瓜代举行的办法，其最大上风是刀具每次切削时，切削刃与工件的接触点正在不竭变革，如此或许有用减幼刀具正在统一接触点的连续磨损，减幼沟槽磨损的水平，删除换刀片的功夫，同时也大大升高了刀具的应用寿命。硬质合金刀具和陶瓷刀具的加工参数对照见表2。

　　正在半精加工进程中，更加是正在内型面车削时，最初采用陶瓷刀去余量，之后采用硬质合金刀具清根。不过因为正在实践加工进程中，操作职员须要频仍换刀、对刀，晦气于加工效劳的擢升，因而对加工办法举行矫正，整体办法是，正在采用陶瓷刀具完结形面半精加工后，不再采用硬质合金刀具举行清根管造，而是络续采用陶瓷刀具举行清根，大大缩短了换刀、对刀功夫，加工效劳也获得进一步的擢升。内型面车削加工办法矫正前后对照如图7所示。

　　正在精车加工试造进程中，因为饱筒轴零件构造特质是壁薄（最幼壁厚2.54mm），零件装夹后悬伸较长（前后端总长约251mm），属于榜样的弱刚性构造。因而，加工进程中不成避免地呈现振刀题目，进而形成零件部分变形，同时呈现车削后零件壁厚不屈均景象，满意不了图样的表面粗陋度哀求，以及沿着圆周对象壁厚变革量不行高出0.076mm的技巧哀求。针对这一题目，试验采用多种本事，比方优化切削参数、安排走刀办法等，但实践成就并不昭着。切磋到零件正在通过粗加工、半精加工后，大个别余量仍然去除，零件壁厚逐步减薄，加之悬臂过长，车削进程中举座刚性削弱，越发是内壁加工处根本属于空腔构造，工艺车削进程中振刀题目随之出现，于是试验采用正在零件表侧纠葛橡胶绳套的计划，或许有用增多零件悬臂刚性，低落车削进程中的“共振”景象，工艺从而根本排斥车削振刀题目，最终表面粗陋度及壁厚变革量均满意技巧哀求。增多悬臂刚性后的加工成就如图8所示。

　　正在车削加工装夹办法方面，粗车表形加工进程中，由于零件毛料为筒状环形构造，因而最初加工时切磋到装夹的太平性与牢靠性，采用单动卡盘举行表圆定位装夹，不过正在实践加工进程中浮现，采用这种装夹办法，由于单动卡盘不拥有自定心功效，因而每一个卡爪都须要独自装夹，工艺然后再逐一调治找正定心，斗劲耗损功夫，越发是正在有必定批量的临盆进程中，这种装夹办法效劳低，糜费了不少不须要的装夹绸缪功夫。为此，切磋试验采用自定心卡盘举行装夹定位，由于自定心卡盘拥有自定心功效，因而零件装夹后或许很疾完成装夹定位及找正，可俭朴不须要的辅帮绸缪功夫，有用升高加工效劳。通过实践测算，采用自定心卡盘定位较单动卡盘定位每个零件俭朴装夹功夫约0.5h。装夹办法矫正前后对照如图9所示。

　　别的，正在饱筒轴零件的车削加工进程中，因为采用的刀具品种较多，操作职员需频仍换刀、对刀，这就须要操作职员依据刀片尺寸及加工余量，通过揣度，正在机床体例中人工输入刀补值。不过正在实践加工进程中，常常由于人工身分输错刀补形成零件超差或报废。基于此，为了尽量删除人工身分对零件加工质料的影响，切磋采用参数化编程办法举行步伐防误。参数化编程属于自适合加工的一种榜样运用，因为其特质是正在参数化步伐中设立变量，变量与变量之间可举行逻辑运算，通过给参数变量地点中赋值，然后挪用变量地点中的赋值举行逻辑运算及逻辑剖断，因而，饱筒轴零件参数化防误步伐便是依据工序余量计划，将零件加工前的表圆或内孔的径向及轴向表面尺寸与实践丈量尺寸永别赋值给差另表参数变量，并使参数变量与数控步伐中校刀防误语句举行逻辑联合，如此操作职员正在启动加工步伐后，遵照仍然赋值的参数化防误语句举行校刀（见图10）。假使之前正在机床体例中输入相应参数变量的赋值有误，那么正在校刀进程中就会浮现校刀隔绝过宽或者过窄，如此操作职员就很容易浮现题目，从而从新确认之前参数的刀补赋值是否有误，直到输入精确的参数赋值后，校刀进程才或许寻常发展，数控加工步伐才或许寻常向后运转，如此就可避免因刀补输错进而惹起零件加工质料题方针爆发，有用保障了零件加工进程中的质料太平性和平和性。

　　饱筒轴零件的铣削加工厉重是前后端“花边”铣削。法兰面“花边”尺寸技巧哀求如图11所示。法兰端面正在沿圆周对象上散布48处R6.35mm的半圆形“花边”。正在实践铣削加工进程中，“花边”的铣削去除余量较大，存正在刀具崩刃及磨损告急的题目。精加工后铣削“花边”的表面粗陋度也难以满意技巧哀求。为剖析决这一题目，从加工刀具及加工参数长举行矫正。法兰面“花边”铣削加工矫正前后应用的刀具如图12所示。矫正前采用φ11.8mm硬质合金铣刀（未涂层），矫正后采用φ11.8mm硬质合金涂层铣刀。法兰面“花边”铣削加工如图13所示。

　　铣削刀具矫正的同时，正在加工参数上也举行相干切削试验。未涂层与涂层硬质合金铣刀加工参数对照见表3。通过刀具参数的优化矫正，铣削加工效劳获得必定的擢升。矫正前“花边”铣削功夫为20min，矫正后约为15min。同时刀具花消量昭着低落，矫正前铣削“花边”须要花消1支铣刀，刀具磨损较告急，零件表面质料较差；矫正后的涂层刀具花消量仅1/3支，也便是说，1支矫正后的涂层刀具可能完结3个零件的“花边”铣削事务量，加工本钱低落，同时零件“花边”处的表面粗陋度十足满意技巧哀求。

　　通过对航空饱筒轴零件资料及构造特质举行说明，对零件加工工艺举行矫正。车削方面，永别举行陶瓷刀具的运用矫正、装夹办法的矫正以及参数化防误步伐的运用，擢升了加工质料与效劳；铣削方面，着严惩理“花边”铣削时刀具的磨损及表面粗陋度题目，通过涂层刀具的运用、铣削加工参数的优化，有用低落了刀具应用本钱，擢升了零件举座加工效劳。

　　[1] 黄嵩. 高压涡轮轴安置边倒角低应力安排本事[J]. 今世机器，2014（3）：15-16.

　　[2] 黄嵩. 高压涡轮轴细节构造低应力安排本事探讨[D].南京：南京航空航天大学，2014.

　　[3] 武导侠，姚倡锋，赵磊，等. 陶瓷刀具车削GH4169表面粗陋度探讨[J]. 航空创造技巧，2012（19）：70-72.

　　[4] 赵秀芬，王玉华，刘阳，等. 镍基高温合金的切削加工[J]．航空创造技巧，2010（11）：46-50.

　　[5] 武导侠，张定华，姚倡锋. GH4169高温合金车削表面完美性对委靡功能的影响[J]. 航空资料学报，2017（6）：59-67.

　　[6] 任幼平. 高温合金GH4169车削加工表面完美性及抗委靡加工工艺探讨[D]. 济南：山东大学，2019.

　　本文公布于《金属加工（冷加工）》2023年第1期64~68页，作家：中国航发商用航空启发机有限职守公司 梁永朝，张潇，刘彦军，原题目：《航空饱筒轴零件加工工艺》。