机匣加工工艺

机匣加工工艺

机匣一般是一个圆柱形或圆锥形的薄壁筒体，主要起承力和包容作用，而且对不同段机匣的要求不一样。涡轮机匣通常是带有安装边的圆柱形或截锥形壳体，其前后安装边分别与燃烧室机匣和动力涡轮前的中间机匣连接，涡轮机匣上作用有扭矩、轴向力、惯性力和内环压差力等。

近年来航空发动机的性能及设计结构在不断改进和提高。随之而来，发动机机匣零件的材料、结构也发生了很大的变化，越来越多的难加工材料，像钛合金、高温合金、不锈钢、硬质合金以及复合材料等被采用。机匣设计结构也越来越先进，整体结构机匣、单一机匣所具有的功能也越来越多，因此，机匣零件的制造成形难度也越来越大。特别是具有复杂外型面的整体结构机匣，其外型面的成形加工是普通机械加工工艺所不能实现的，只有应用多轴数控加工技术才能实现复杂外型面的成形加工。但在加工过程中存在着刀具费用高，加工效率低，设备占用量大。针对多年来生产中的加工难题，寻求品质的提升、效率的提高、成本降低的途径和方法，运用特种加工技术——电火花加工技术和电解加工技术，同时结合现代数控加工技术，通过对典型结构机匣外型面大量的基础试验研究，取得了良好的加工效果，在保证工艺要求基础上，满足了生产高效益的需求。

多轴数控铣削

机匣型面的成形，国内通常是通过在多轴数控铣削设备上加工完成的。该零件外环形面共分二级，分布有二条环形凸缘，下部有1个纵向小凸缘，两个纵向凸缘对称分布。由于机匣毛坯是自自锻件，加工余量很大，且零件材料难切削，为了保证尺寸加工精度和表面加工质量，防止加工后零件变形。其外型面加工分层、分块进行，采取合理的走刀路径，采用对称的切削加工余量。分几次走刀加工到最后尺寸的方法，以减少加工后的变形。因此，该机匣加工划分三个主要阶段并附加特征工序热处理，以去除材料内应力，防止零件变形。

火花高效放电铣

电火花高效放电铣加工技术原理。电火花高效放电铣借鉴了数控铣削加工方式，采用简单的超长铜管做工具电极，由导向器导向，在工作中电极作高速旋转，在电极与工件之间施加高效高频脉冲电源，电流高达上百安培，对加工区施以冲、浸工作液进行有效冷却排屑，通过专用数控系统控制工件与电极之间的相对运动轨迹，在电极与工件之间产生高效脉冲放电，加工出所需工件的形状，实现零件复杂型面的高效去余量加工。

电火花高效放电铣加工工艺特点。①可以加工特殊及复杂三维型面的零件。②加工过程中由于大电流放电作用，增大零件表面的显微裂纹和再铸层厚度。③脉冲放电持续时间较长，脉冲额率高，增大表面粗糙度值，降低加工精度，材料被加工表面热影响范围太，加工中易产生拉弧烧伤工件表面。④加工效率比普通电火花加工高，可以达到2 000㎜³/min。⑤采用水质工作液，安全无污染并提高加工效率。⑥与数控加工中心比较，设备的成本相对较低。电解加工

电解加工技术原理电解加工采用了周期进给按零件加工表面尺寸转换加工程序的循环方式，小间隙加工，大间隙冲刷，加工精度较高。基于电解过程中阳极溶解原理，井借助于成形的

阴极，系统控制电极自动测量工件的加工余量后，自动回退到顶置的加工间隙ΔS(通常ΔC ≤0.2㎜)，开始电解加工一段时间后，系统控制电极逆进给方向快速回退，并与工件保持设定的冲液间隙△c(通常ΔC≥0.5mm)，冲刷几秒钟，以促进自加工区电解液的更新，排除电解加工反应产物。为了防止电极在回退过程中，对已加工侧面的二次加工，系统切断加工电源。一个周期加工完成后，系统再根据计算速度计算当前的加工位置，电极快速进给接触零件计算余量值，回退到预置的加工间隙位置，接通电源，进行下一周期的进给加工，直至达到符合要求的加工形状和尺寸为止。

电解加工工艺特点①实现微小间隙加工，即加工间隙ΔS≤0.1㎜，提高了电解加工的成形精度。②增强了阳极溶解的集中蚀除能力，提高了整平比，提高了电流的有效利用率，从而提高了加工效率。③非加工表面杂散腐蚀减小，棱边、锐度提高。④利用工具电极快速回退的抽吸作用，强化电解液更新，促使电解产物排出，抑制加工区温升，并且改善了间隙内流场，电场及电化学特性，提高了加工稳定性。⑤可获得较小的表面粗糙度值，提高了表面质量。⑥降低了直

流小间隙加工时对高电解液压力和流速的要求。

磨粒流加工

磨粒流加工是使含有磨料的、具有粘弹性、柔软性和切削性的磨流介质在挤压力作用下，形成一个半固态的、可流动的挤压“磨块”，高速流过欲加工表面，产生磨削作用而达到去除材料的目的，达到抛光表面的效果。加工时，装有零件的夹具固紧在上、下介质缸中间形成封闭的通道，磨流介质在挤压力作用下从下介质缸开始，通过欲加工工件被表面挤压到上介质缸，然后磨流介质再从上介质缸反向流过夹具、工件到达下介质缸，完成一个加工循环，选定加工参数可实现自动循环加工和自动停止。

航空发动机机匣空间曲面形状较复杂，难切削材料，零件表面要求无再铸层，无裂纹，加工去除余量大，加工精度要求相对低。机匣加工要求有足够的加工效率。这就需要选择适宜的工艺方法，使加工周期缩短，妥善地解陕这矛盾，扬长避短，相得益彰。

从理论上讲电火花高效放电铣蚀除机理的电热过程是导致诸多表面裂纹，表面再铸层形成的重要环节。而且产生过程难于人为控制，且刀具铜电极损耗也较大，为了提高效率必须加大脉宽电流，从而使加工表面再铸层、微裂纹更加加深，表面粗糙度值加大，反之生产效率相对较低，该工艺只适用于加工形状复杂的三维曲面单件加工。而电解加工是小间隙电化学反应过程，零件表面无冷、热硬化层、无塑性变形、无显微裂纹、无应力、表面粗糙度值低，因此电解加工后零件无中间热处理的周转过程，简化了工艺过程。并且一种工具阴极多次重复加工若干个相同的型面，其生产效率显著高于数控铣削和电火花高效放电铣加工，加工时间不足电火花加工时间的1／5，适用于大批量生产。

对于机匣的加工，采用几种加工工艺相结合的方式，达到优势互补，提高加工的质量和加工的效率，为加工出优质的机匣探索出一条全新的道路。面对我国加工技术相对落后的情况下，更应探索新的加工方式，开拓进取，创新是永恒的主题。