燃燒室機(jī)匣銑加工工藝研究

朱穎 王康昌 張亮亮 陳大麗 李明

摘 要：文章研究的燃燒室機(jī)匣最大直徑為φ685.8mm，最小直徑為φ487.84mm，零件的承力錐壁最小壁厚為3.2mm，零件承力錐壁上存在7組共33個(gè)凸臺。其技術(shù)難點(diǎn)為：凸臺復(fù)雜，銑加工振動(dòng)及變形問題嚴(yán)重，加工時(shí)容易變形及產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象。文章總結(jié)了對鎳基高溫合金材料Inconel718進(jìn)行高速切削加工時(shí)需要注意的事項(xiàng)，完成了數(shù)控程序編制及和刀具選擇等工作，加工出符合技術(shù)要求的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室機(jī)匣，為今后此類大型薄壁復(fù)雜形狀零件的自主研發(fā)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：燃燒室機(jī)匣；銑加工；五坐標(biāo)加工中心

引言

本文的研究主要來源于航空發(fā)動(dòng)機(jī)某型號燃燒室機(jī)匣的加工工藝研究。零件材料為高溫合金，零件的凸臺型面復(fù)雜，加工空間小，所以在編程、刀具選擇和加工參數(shù)的設(shè)定方面都需要特別注意。根據(jù)該燃燒室機(jī)匣的加工技術(shù)要求，確定了合理的工藝路線；試驗(yàn)確定了銑削加工不同型面試件和真件（槽腔、平面、凸緣、孔）的合理刀具、切削參數(shù)和數(shù)控程序；根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并通過查閱國內(nèi)外相關(guān)金屬切削技術(shù)手冊等，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室機(jī)匣加工工藝研究。通過對此類機(jī)匣的加工工藝研究，能夠?qū)窈髧鴥?nèi)類似機(jī)匣加工方法有所借鑒，特別是在編程方法和選擇刀具等方面。

1 零件特點(diǎn)

1.1 尺寸要求

該零件外型有20個(gè)燃油座，外型面復(fù)雜，銑加工任務(wù)量大，凸臺面輪廓度要求0.50，凸臺圓周面輪廓度0.50，見圖1。

圖1 安裝座尺寸示意圖

1.2 零件類型

該零件是典型的燃燒室機(jī)匣件，銑加工外型面復(fù)雜，對銑加工刀具及銑加工程序的編制要求較高。

1.3 預(yù)期達(dá)到的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量指標(biāo)

通過對數(shù)控程序及所用刀具的改進(jìn)，零件的銑加工時(shí)間由180小時(shí)縮短到125小時(shí)之內(nèi)。

2 試驗(yàn)過程

2.1 材料

零件材料為高溫合金Incon718

2.2 設(shè)備

五坐標(biāo)加工中心DMG125P

2.3 工藝

2072M48P02銑加工內(nèi)、外型面需要根據(jù)型面空間的大小合理選擇切削用刀具及設(shè)定合理的走刀路線，提高刀具的有效切削效率，提高加工效率。在銑加工過程中對敞開性好的表面盡量使用大直徑刀具，粗、精銑分開，粗銑使用Φ40R6可換刀片的刀具結(jié)構(gòu)，去除大部分余量，空間容易發(fā)生干涉的型面使用Φ25R4刀具，粗銑走刀采用去除效率高的周向走刀方式，鑒于該種走刀方式有大的接刀殘留，因此粗銑為精銑留出1mm余量，在精銑過程中使用Φ20R3、Φ12R3刀具進(jìn)行表面余量的銑削，為保證精銑后零件表面質(zhì)量，精銑采用軸向走刀方式，見圖2。

針對該零件小端內(nèi)腔有4處凹槽，在研制初期，需要使用彎頭加工，加工過程中，需要更換安裝彎頭，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長，通過代用其它零件的T型刀具，減少了更換刀具的時(shí)間也保證了粗、精銑走刀一次加工完成，改進(jìn)前-用彎頭加工狀態(tài)見圖3，改進(jìn)后-用T形刀具加工狀態(tài)見圖4。

圖3 改進(jìn)前-用彎頭加工狀態(tài) 圖4 改進(jìn)后-用T形刀具加工狀態(tài)

在外型面銑加工過程中，使用整體硬質(zhì)合金刀具，加工成本高，裝、卸刀具及投影測量刀具長度等生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長，使用可換刀片結(jié)構(gòu)的可以減少換刀時(shí)間，通過直接更換刀片來實(shí)現(xiàn)，刀片見圖5。

因?yàn)榱慵庑屯古_多，加工過程中凸臺周圍的銑加工工作非常重要，原編程方式為固定軸加工，為了清除過多的刀具殘留痕跡，需要加密刀軌，各凸臺周圍加工時(shí)間過長，借鑒成功的加工理念，凸臺周圍留0.2mm余量，其它余量使用變軸加工方式進(jìn)行銑加工，刀軌數(shù)量相對減少，縮短了銑加工的時(shí)間。改進(jìn)前-凸臺周圍銑加工刀軌示意見圖6， 改進(jìn)后-凸臺周圍銑加工刀軌示意見圖7。

2.4 結(jié)果

經(jīng)過以上對刀具、程序走刀路線的改進(jìn)，零件的銑加工時(shí)間由原來的180小時(shí)縮短到125小時(shí)。

3 結(jié)果討論與分析

刀具結(jié)構(gòu)的選擇、程序的編程方式改進(jìn)優(yōu)化對零件的加工時(shí)間影響很大，在零件過程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。