整体叶盘加工技术探索与实践

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1、整体叶盘加工BLISKMACHINING整体叶盘加工技术探索与实践ExplorationandPracticeofBliskMachiningTechnology杨金发 张 军 李家永中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司卢成玉 杨万辉 赵天杨我们需结合整体叶盘车、铣加工特点，针对钛合金、高温合金材料，系统地优化加工参数，通过工艺试验固化工艺参数；开展整体叶盘柔性快换工装系统研究，实现零件快速定位装夹；从刀具磨损控制、程序防错技术开发等方面开展整体叶盘数控加工质量控制工艺研究，形成整体叶盘精加工过程控制指导规范，保证产品的稳定批量生产。最终实现整

2、体叶盘的高效率、高质量和低成本加工。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.12.070杨金发中航工业沈阳黎明航空发动机（集装置，减少了结构重量和零件数量，种方法替代其他所有工艺方法。团）有限责任公司技术中心工艺所高级避免了榫头气流损失，使发动机结构工程师。主要从事高性能数控加工技术、整体叶盘难加工材料特性大为简化。整体叶盘是航空发动机整体叶盘加工技术、切削数据库开发等研究工作。发表科技论文10余篇。的关键部件，发动机的快速发展要求整体叶盘大多采用高温合金和航空叶盘转速更高、工作温度与工作钛合金等难加工材料，轮盘辐板、叶压力更

3、高，从而要求叶盘从几何结构、材料性能到整体叶盘是20世纪80年代中制造精度方面进行大幅[1-2]期西方发达国家在航空发动机设计提升。中采用的最新结构和气动布局形式，在整体叶盘制造工是高性能航空发动机实现结构创新艺过程中，近成形技术与与技术跨越的核心部件。与传统的精确成形技术相互渗透，装配结构相比，整体叶盘（见图1）将形成整体叶盘复合制造叶片和轮盘设计成一个整体结构，省工艺，各工艺技术有其优去了传统联接用的榫头、榫槽和锁紧越性和局限性，无法以一图1整体叶盘70航空制造技术·2015年第12期整体叶盘加工BLISKMACHINING片较薄，叶片悬臂长，是典型

4、的弱刚面的研究工作目前鲜有报道。位机夹刀具。性零件，在加工中具有轮盘和叶片两种工艺特点，容易产生振动和变形。整体叶盘对数控加工设备的高温合金、钛合金有其特殊的切削加特殊需求工特点。国外整体叶盘制造技术主要包（1）高温合金的切削加工特点。括五坐标数控铣削加工技术、精密电·加工硬化性强，高温强度高，切解加工技术、线性摩擦焊加工技术削温度高，切削力大。等。其中，等温模锻+五坐标数控铣·高温合金中强化元素含量较削加工是一种研制周期短、见效快的高，形成的硬质点使刀具容易磨损。工艺方法。图2机夹式切槽刀具·易产生积屑瘤，从而降低刀具整体叶盘制造主要涉及两大类陶瓷刀具

5、材料具有硬度高、耐磨的切削性能，影响零件表面质量。设备：数控车床和五坐标加工中心。性能和耐热性能好、化学稳定性优·切屑不易卷曲和折断，排屑不数控车床用于加工轮盘部位，加工中良、不易与金属产生粘结的特点，已畅，易使刀具崩刃，破坏零件表面。心用于加工叶片部位，并且需要五坐成为高速切削高温合金的主要刀具·导热系数小，导热性差，切削热标加工中心完成叶片的加工。整体材料之一。应用陶瓷刀具实现高速不能及时传出，刀具容易磨损。叶盘辐板两面跳动公差为0.02mm,切削的核心就是要充分利用陶瓷材（2）钛合金的切削加工特点。辐板厚度公差一般为±0.05mm,料的高温特性，提

6、高切削速度，使切·导热系数小于不锈钢和高温合叶片扭曲公差为±5'~±15'，各加削热量不断聚积，切削区温度升高，金，切削温度高，刀具易磨损；工表面对设计基准面的跳动公差软化切屑，使切削变得很容易。尽管·刀尖附近应力集中，刀尖或切≤0.05mm。叶盘表面质量要求严格，陶瓷材料与硬质合金材料相比韧性削刃容易磨损甚至损伤；表面粗度值较低，例如：叶片表面粗与耐磨性相差很多，但其高温稳定性[3]·化学活性高，容易与刀具材料糙度值Ra为0.4μm。由于叶盘几是硬质合金刀具远远达不到的。产生化学作用，使刀具磨损；何尺寸精度高、技术条件要求严，在一般陶瓷刀具不在零件的精

7、车·弹性模量较小，受力变形较大。机械加工中，除了粗开毛料阶段采用工序使用，以免高切削热影响零件变在高温合金中，镍基高温合金高普通设备外，为保证精加工余量均形。速铣削过程中呈现大应变、高应变匀，在半精加工阶段就开始采用数控在陶瓷刀片的应用过程中需要率、高温、高压及循环加载等显著特加工中心加工叶片部位。由于其结注意以下几点：点，容易产生锯齿形切屑，会造成切构的特殊性，需要5个轴的复合运动（1）刀片寿命的长与短，速度是削载荷的周期性波动，从而加剧刀具来完成叶片的加工。关键。一定要转变观念，大胆提高切磨损并引发切削过程颤振。机械加工通用设备应具备的基削速度。目前

8、，国内外许多学者针对难加本功能和精度：定位精度和重复定（2）陶瓷材料耐磨性不如硬