數(shù)控發(fā)動機金屬材料機械加工工藝的優(yōu)化

李先號

（中國航發(fā)貴州黎陽航空動力有限公司，貴州 貴陽 550000）

隨著科技的進步與社會的迅猛發(fā)展，人們對于生活質(zhì)量的提高相應地使技術(shù)要求也隨之提高，這就造成國內(nèi)數(shù)控發(fā)動機金屬材料的機械加工設計工藝越發(fā)精湛，而傳統(tǒng)的技術(shù)加工工藝已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代數(shù)控發(fā)動機金屬材料機械加工設計的市場需求，所以，優(yōu)化現(xiàn)代化數(shù)控發(fā)動機金屬材料機械加工工藝遂成為當代發(fā)動機金屬材料加工企業(yè)迫切需要解決的問題。

1 數(shù)控發(fā)動機金屬材料機械加工工藝的優(yōu)化

1.1 設備選型優(yōu)化

根據(jù)機床表面加工儀器的配置，一開始計劃添加一臺同等規(guī)模的雙面銑專機，可是因為該設備的制作周期比較漫長；設備只可以用于Z182機床兩側(cè)面的銑削，設備柔性比較差；數(shù)控發(fā)動機還需要根據(jù)底面毛坯來具體定位，因而存在二次重復操作導致的定位誤差，必須進行人工改正，操作步驟繁瑣。所以這個方案就被放棄。在銑面設備中，龍門式數(shù)控發(fā)動機的機床構(gòu)造韌性較大，主軸承載能力比較大，切削能力以及精度確保性相對來說比較優(yōu)秀，根據(jù)智能化、自動化的基本原則，本流程確定添加一臺數(shù)控龍門銑，以粗糙加工過的大平面來進行定位，銑高低面，再以高低面來具體定位，銑大平面的具體尺寸。兩個側(cè)面在加工的時候必須互為基準，能夠確保寬度、尺寸以及穩(wěn)定度。

1.2 機體基準面加工工藝優(yōu)化

按照實際加工分析，發(fā)動機金屬材料進行機械加工的第一步，由于基準面加工的吃刀量太大，粗精加工一同進行是無法滿足基準面對質(zhì)量的要求，因此就必須將粗精加工分為兩步，同時為了避免因重復定位而導致誤差，精加工時定位面需要使用粗加工過的面。具體工藝步驟為：首先，以機體底面作為定位，粗銑兩側(cè)面，分別留足夠的加工量，初始設為0.5mm~0.8mm。其次，以粗銑過的大平面來完成定位，精銑高低，確保高度差在59±0.02之間。再次，以精銑的高低面來定位，精銑大平面，確保厚度在500±0.1之間波動。最后，以精銑后的大平面定位，粗、精銑其他平面。在精銑設備類型上，原本的雙面銑設備由于長時間超負荷運轉(zhuǎn)，傳動箱的齒輪發(fā)生嚴重磨損，間隙造成的沖擊不適合用在精加工過程中，特將其改造為粗銑設備，重新選購購精銑設備。同時利用標準墊塊將零部件墊齊，確保零部件在自然狀態(tài)下作業(yè)，加工基準面。通過如此操作可以確?；鶞势矫婕庸ず笃矫娑仍?.1mm以內(nèi)。

1.3 切削加工過程冷卻液選擇優(yōu)化

在切削加工過程中，為了有效降低切削時的溫度、抑制積屑瘤的生成、減小刀具磨損、提高加工水平和質(zhì)量，一般會需要在加工過程中使用切削液。

切削液在成分種類上主要是水，在其中添加適量的防繡劑作為添加劑，避免儀器和部件生銹腐蝕，其優(yōu)點是排屑和冷卻性比較好，缺點是潤滑度比較差。乳化液是將乳化油加水稀釋而成的，具備較為優(yōu)良的潤滑性和冷卻性。切削油的主要成分是礦物質(zhì)油，優(yōu)點是防腐蝕性和潤滑度比較高，缺點是比較難清洗以及冷卻效果較差。常見的有柴油、機油、煤油等。

切削液的選擇需要注意幾點，在實際加工過程中，必須根據(jù)加工形式、部件材料、刀具材質(zhì)等去選取適宜的切削液。粗加工環(huán)節(jié)中，應該選取冷卻性比較好的低濃度乳化液或水溶液來降低切削時產(chǎn)生的高溫，而在精加工環(huán)節(jié)中，必須選取潤滑度比較高的髙濃度乳化液或切削油來提高零件加工質(zhì)量，延長刀具使用壽命，切削脆性材料時，由于切削時的溫度并不高，通常不會使用切削液。而在加工銅合金等有色金屬時，一般不會選擇含硫化油的切削液，目的是為了以防零件腐蝕。使用硬質(zhì)合金刀具加工時一般不添加切削液，必要時可以低濃度乳化液來代替，需要掌握分寸，需連續(xù)繞注，以防刀片因溫度驟降而發(fā)生破碎。磨削加工時，一般會采取冷卻效果比較好的水溶液或乳化液。統(tǒng)削加工時，切削液的選擇狀況參見下表。

表1 常用切削液

1.4 熱處理工藝技術(shù)優(yōu)化

為了進一步降低處理誤差，對數(shù)控發(fā)動機主軸金屬材料機械加工熱處理工藝技術(shù)進行一定程度的優(yōu)化，因為數(shù)控發(fā)動機主軸在作業(yè)過程中普遍是以旋轉(zhuǎn)方式來操作的，為了確保不破壞到金屬材料的表面強度，減少部件之間的摩擦，就需要在施工過程中結(jié)合直軸旋轉(zhuǎn)技術(shù)對金屬材料的采集進行感應加熱。在對金屬材料進行熱加工的過程中，其表面一般會吸取大量熱能，造成金屬材料表面溫度迅速升高從而轉(zhuǎn)換成奧氏體，這樣做的目的是以防操作過程中金屬材料發(fā)生大規(guī)模磨損，有效降低材料熱加工處理過程中的誤差。而主軸金屬材料進行熱處理的步驟具體如下。

圖1 主軸金屬材料熱處理步驟

如圖所示，在進行熱處理過程中必須利用一定的工藝手段對金屬材料進行精加工，確保主軸在淬煉過程中材料外層沿著輪廓均勻分布。這樣做是為了提高數(shù)控機床主軸的強度和使用壽命，避免在熱處理過程中因為誤差較大導致數(shù)控發(fā)動機出現(xiàn)安全隱患。

1.5 閉角殘留的處理

零件在數(shù)控發(fā)動機內(nèi)的局部區(qū)域是存在閉角的，內(nèi)形用φ16 R3刀具精加工處理后出現(xiàn)了一個較大的閉角區(qū)。為了確保發(fā)動機零部件重量滿足現(xiàn)實需要，用φ10R 3刀具進行切削加工。如此既保障了加工后重量不變又確保數(shù)控加工后接刀連續(xù)。

2 結(jié)論

本文對數(shù)控發(fā)動機金屬材料機械加工工藝的優(yōu)化進行分析，依托數(shù)控發(fā)動機的加工技術(shù)，根據(jù)對傳統(tǒng)金屬材料機械加工技藝出現(xiàn)問題的分析，對其進行優(yōu)化，實現(xiàn)本文研究。希望本文的研究能夠為數(shù)控發(fā)動機金屬材料機械加工工藝的優(yōu)化方法提供理論依據(jù)。