商用航空发动机整体叶盘通道加工方法分析

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1、整体叶盘加工BLISKMACHINING商用航空发动机整体叶盘通道加工方法分析SlotRoughingProcessAnalysisofCommercialAeroengineBlisk中航商用航空发动机有限责任公司 闫 雪 韩秀峰对于钛合金整体叶盘，从工艺性及经济性考虑，铣削加工是适合的加工方法，并且插铣加工及摆线铣加工均可以用于通道加工。对于镍基高温合金材料的整体叶盘，电化学加工可以实现较高的材料去除率，对于批量生产的镍基高温合金材料的整体叶盘，电化学加工的经济性更好。DOI:10.16080/j.issn1671

2、-833x.2015.12.066损、微观裂纹、锁片损坏等意外故障，过程中极易发生干涉。与传统的盘大大提高了发动机工作寿命和安全片分离结构相比，整体叶盘的加工及闫 雪博士，毕业于西北工业大学航空宇可靠性。维修难度更大，因此，加工及维修成航制造工程专业，现任中航商用航空发商用航空发动机的整体叶盘主本也相应提高。发动机整体叶盘的动机有限责任公司材料工艺部主管设计要应用于风扇及压气机，材料多为钛制造工艺和维修的复杂性是目前影师，负责发动机零部件机械加工、特种加合金和高温合金锻件，均属于难切削响其应用与推广的两大主要因素。工技

3、术研究。材料，如图2所示。整体叶盘从结构形式上分为整整体叶盘结构复杂，叶片型面为体式和焊接式两类。焊接式是将复自由曲面，且壁薄、刚性差，加工过程杂困难的叶形加工成单个叶片进行整体叶盘最初用于军用低压压中易发生变形，通道开敞性差，加工叶型加工，焊接精度和焊缝质量与整气机，而后发展用于高压压气机，目前商用航空发动机也越来越多采用欧洲军用发动机美国军用发动机商用发动机[1]120整体叶盘结构。图1所示为整体叶100盘在航空发动机中的应用发展趋势。80%60整体叶盘结构可以降低航空发动机4020重量，同时增加发动机工作效率，从

4、02001~20052006~20102011~20152016~2020总计而提升发动机推重比。同时，整体叶年份盘结构避免了榫头、榫槽间的微动磨图1整体叶盘在军用及民用航空发动机中的应用发展66航空制造技术·2015年第12期整体叶盘加工BLISKMACHINING体叶盘插铣粗加工采用直纹面逼近自由曲面，具有切削力相对稳定、刀具振动小等特点。试验研究证明，在增大侧向步距的情况下，插铣仍能保持平稳切削，而且刀具和零件的接触面切削温度低，十分适合进行钛合金、高温合金等难切削材料的高速切削，实现提高切削速度，降低刀具磨损，

5、进而降低加工成本的目的。铣刀图2典型商用航空发动机中的整体叶盘体叶盘的性能和工作可靠性密切相铣削方式。关，对焊接工艺的要求很高，一般采1.1 侧铣（FlankMilling）进给方向用电子束焊、线性摩擦焊、真空固态传统的整体叶盘通道粗加工采[2]扩散连结等。用分层侧铣方式。图4为侧铣加工目前，整体式是整体叶盘的主整体叶盘的示意图，侧铣加工时，刀ae要形式，即从整体的锻造或铸造毛具主要受径向力作用，随着通道铣削工件坯加工出叶型。根据商用航空发动深度的逐步加深，刀具刚性变差，在机的性能要求，一般采用锻造工艺径向力的作用下刀

6、具容易变形、产生制造毛坯，加工方式主要有铣削加颤振，导致刀具磨损加剧，加工效率铣刀进给方向工及电化学加工，如图3所示。整体低，严重时，刀具发生断损，对保证生叶盘的加工程序主要包括毛坯的粗产安全和提高加工效率不利。/精车、通道粗加工、叶片型面半精S加工和精加工等，其中材料去除余量大部分是通过通道粗加工完成。ZY工件开始因此，实现通道高效粗加工，对于缩X图5插铣加工示意图短整体叶盘制造周期、降低加工成1.3 摆线铣（TrochoidalMilling）[3]本具有重要意义。摆线铣加工过程中，刀具在自转结束的同时，沿着由圆弧

7、运动和直线运动整体叶盘通道加工工艺方法图4侧铣加工整体叶盘示意图合成的摆线轨迹进行走刀。摆线铣对于整体叶盘通道加工，可采用1.2 插铣（PlungeMilling）过程中刀具轨迹的参数方程为：铣削加工、电火花加工、电化学加工插铣是一种高效粗加工方法，被R等方法。下面对几种工艺方法及其越来越广泛地应用于大余量复杂结，R研究应用现状进行介绍。构件的粗加工过程。插铣又称Z轴其中，v是刀具沿直线运动的进给速1铣削加工（Milling）铣削法，加工过程中，刀具沿刀轴方度，ω是刀具进行圆弧运动的角速铣削加工是目前最普遍的整体向做进

8、给运动，利用底部切削刃进度，R是刀具圆弧运动的轨迹半径，t[4]式叶盘加工工艺，对于通道加工，主行钻、铣组合切削。如图5所示，ae为切削时间。要有侧铣、插铣和摆线铣几种不同的为径向切深，S为插铣侧向步距。整实际刀具的开槽切削宽度电化学加工高速数控加工焊接L=2R+D（D为铣刀的有效切削半120100径）。80%60采用摆线形走刀方