摆线铣加工技术及其在航空发动机加工中的应用

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1、KeyManufacturingTechnologyofAeroengine航空发动机关键制造技术摆线铣加工技术及其在航空发动机加工中的应用TrochoidalMillingTechnologyandItsApplicationinAeroengineMachining中航工业西安航空发动机（集团）有限公司廖铃吉任景刚杨金锋与传统加工不同，摆线铣加工过程中刀具-工件包角一直处于较小的状态，刀具在公转一周的过程中处于切削状态的时间较少，从而非常有利于切屑的排出与刀具的散热。摆线铣削主要目的是在充分满足径向切深的情况下避免槽铣等全浸入式铣削。这对

2、于减少刀具的磨损、延长刀具的使用寿命非常有利。而对于采用较小的刀具-工件包角有可能带来的切削效率降低，在摆线铣技术中，可以采用比常规铣削方法更大的轴向切深以提高材料去除率。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.12.047廖铃吉西安航空发动机动力股份有限公司高级工程师，从事航空发动机机械加工专业多年，有丰富的数控加工经验。效率、降低产品的生产周期与生产成满刀切削、降低刀具的磨损，近年来本一直是工业界及学术界研究的难逐渐引起了工业界的重视并在难加点与热点。德国亚琛工业大学的研工材料的粗加工中进行了应用。究发现，在切

3、削难加工材料时，刀具-高温合金、钛合金等难加工材工件包角对刀具的磨损有重要影响。摆线铣加工技术料在航空发动机零部件中广泛应用，有效控制刀具-工件的包角对于控1 摆线铣加工中的力热耦合作用如航空发动机整体叶盘、机匣等复杂制切削加工过程中的热力耦合作用、特点零部件。这类材料切削性能差，在加减少刀具磨损有显著效果。摆线铣粗加工过程中通常期望提高材工时切削力较大、切削温度高，造成加工技术是一种在切削过程中对刀料去除率。传统铣削方法通常采用刀具磨损严重。生产实践中，通常采具进行降低负载和充分冷却的加工增大刀具啮合角来满足材料去除率用较为保守的切削参数以

4、降低刀具技术。摆线铣加工过程中，由于刀具-的要求。然而，这必然导致刀具和工磨损速率和控制工件表面加工质量。工件之间具有较小的包角，可以在切件之间的接触时间长、切削温度升但是，这会造成产品的加工效率较削难加工材料时提供有效的冷却与高，进而影响刀具使用寿命。如图1低。如何提高这类材料的切削加工润滑，从而可以提高切削速度、避免所示，以槽铣为例，使用传统的工艺2015年第12期·航空制造技术47论坛FORUM方法开槽时，刀具啮合角可以达到移动一个步长再进行公转。这种加求。180°。过大的刀具浸入角（刀具包角）工轨迹的计算较为简单，但是会产生除上述轨迹

5、之外，逐渐被普遍采会产生过大的径向力，使刀具发生弯加速度的不连续。用的一种摆线铣加工轨迹如图5所曲变形，从而影响腔槽的几何尺寸。次摆线模型轨迹与圆形模型轨示。这种轨迹在次摆线轨迹的基础此外，当刀具-工件包角过大时，切迹相比，主要差别在于刀具进给方向上缩短非切削部分的轨迹长度，采用削热不断积累、加工温度升高，从而上的运动不单纯是直线运动。这种直线进行连接，从而有助于提高加工导致切削温度超过了刀具涂层的耐摆线轨迹在切向和曲率上都是连续效率。目前摆线铣加工轨迹生成方温极限，形成刀具涂层失效、加剧了的，更容易满足数控机床的运动学要法中主要采用这种轨迹

6、形式。刀具磨损，如图2所示。因此，加工时不得不选取保守的轴向切削深度φ=180°切出点切入点减小切削量、降低刀具的磨损速度。这种情况不仅降低了加工效率，还影响了加工的精度。与传统加工不同，摆线铣加工过程中刀具-工件包角一直处于较小的状态，刀具在公转一周的过程中处于切削状态的时间较少，从而非常有利于切屑的排出与刀具的散热。摆刀具旋转进给方向刀具横截面线铣削主要目的是在充分满足径向刀具轨迹切深的情况下避免槽铣等全浸入式图1传统开槽加工与摆线铣开槽加工铣削。这对于减少刀具的磨损、延长刀具的使用寿命非常有利。而对于切削过程产生热采用较小的刀具-工件包

7、角有可能带来的切削效率降低，在摆线铣技术中，可以采用比常规铣削方法更大的轴向切深以提高材料去除率。切削力方面，摆线铣时刀具在每公转一周的过程中，径向的切削深度从零开始逐渐增加到最大，然后再逐渐减小到零。切削力也经历着从零增大到再减小的过程，如图3所示。涂层失效温度热因此，切削过程中刀具负载不会出现涂层失效温度突变的情况。此外，因为摆线加工中刀具的径向切削深度较小，所以切削合力也较小。较低的切削温度以及热积累持续冷却小径向切深带来的低切削力使得在图2刀具包角对切削热积累的影响摆线铣过程中可以采用相对于传统加工2~3倍以上的进给速度，从而有200

8、150效提高加工效率。1002 摆线铣的轨迹形式50通常采用的摆线刀具轨迹有两0切削力/N种模型：圆形模型和次摆线模型，如-50图4所示。其中，圆形模型轨迹由圆-1