隨著（zhe）航空發動機設（shè）計性能的（de）不斷提高，航空發動機零部件的設計精度越來（lái）越高，結構越來越複雜，重量越來越輕。難加工材（cái）料的大量使用，加工硬化嚴重，工件易產生（shēng）熱（rè）變形，加工表麵質量和精度不易保證。特（tè）別是壁厚在2mm以下，並帶有（斜）深槽的較為複雜型麵的薄壁件加（jiā）工（gōng），其變形量的控製和避免數控加工深槽過程中的打刀現象更是此類零件製造（zào）技術提升的關鍵（jiàn）。

      1.典型薄壁斜深（shēn）槽加工特點

      高溫合（hé）金整體環形薄壁類零件，在高溫下有良好的高溫（wēn）強度（dù）和抗應力、抗腐蝕性能（néng）。由於零件的材料為高溫合（hé）金，屬難加工材料。加工硬化現（xiàn）象（xiàng）嚴重，高溫合金的可切削性能低，因此（cǐ）從加工工藝（yì）性分析，此類零件既有薄壁件的工藝特點又有難加工材料的工藝（yì）特點。為了避免或減小此類零件（jiàn）的變形，確保零件（jiàn）的、形狀位置偏差及技術（shù）條件（jiàn），必須在工藝路線的安排、工藝方法、設備的選用（yòng）、工藝裝備的結構設計、刀具的選用及切削參數優化（huà）等方麵（miàn）采取一係列的工藝措施。

      如圖1 、圖2 所示，典型薄壁零件為（wéi）錐形，結構複雜，曲率半徑大，涉及（jí）相關工藝多，屬於複雜型麵的薄壁件。最大外徑600mm，最小內（nèi）徑500mm，高度80mm，最小壁厚（hòu）僅為1mm，零件上（shàng）有（yǒu）6處深度為7mm，寬為（wéi）2mm的環槽，且每個環槽的傾斜角度不一樣（yàng）。零件的毛料為自由鍛件，金屬去除量（liàng）大，在（zài）加工中易產生較大的加工應力，造成零件的機加變形。因為該零件的槽（cáo）窄且深，給零件的車加工帶來很大的難度，特別是在數控設（shè）備上加工時，易打刀造成零件報廢。

      2. 數控加工（gōng）策略

      （1）確定合理（lǐ）的加工路線

      綜合刀具材料、結構硬度和耐磨性（xìng）、工藝性能等方麵，我們在數控臥車上（shàng）進行粗車、半精車型麵。主要目（mù）的是去除大部分餘量（liàng），使（shǐ）下工序數控精車型麵所加工餘量均勻。從圖3中可以看到在局部（bù）數控半精車所去的餘量比較大，最大處（chù）餘量單邊為17mm，采用傳統的內外車輪廓型麵（上刀（dāo）補）的方法，數控操作者需要通過在數控機床係統中預留刀補，加工效率低，零件易變形。我們可以采用點位循環程序分段加工的方法，提高零件的加工效率，降低操作者的勞（láo）動強度，減小零件（jiàn）的變形量。最大程度上實現全程序無幹（gàn）預（yù）加工，提高零件（jiàn）加工自動化率。

      （2）數控（kòng）精車型麵

      精車型麵是加工難點，零件壁薄易變形，必須選擇合適的走刀軌跡；槽比較深（深約7mm），且帶有不同的傾斜角度，加工過程中易打刀（dāo），造成零（líng）件報廢。為了控製零件的變形量，在加工斜深槽采用循環進退刀的方法加工。

      槽底機加振紋的解決。由於該零件的斜槽較深且窄，加工時，刀體探出較長，剛性不夠。通過多次試驗加工，找到消除振紋的方法：①在精加工槽後，換一個新的成形刀片，重走精車槽程序，這樣可以保證機夾刀（dāo）片的（de）鋒利，減小切削（xuē）力。②在到達槽底時，暫（zàn）停刀具的進給（保證零件切削旋轉一周），同（tóng）時提高轉（zhuǎn）速，然後繼（jì）續按程序退刀。

      對零件（jiàn）加工過程（chéng）中刀具幹涉問題的解決。由於零件為環形、薄壁類零件，型麵複雜，在加工過程（chéng）中（zhōng），如果刀具結構選擇不當或刀（dāo）具的裝夾位置選擇不當，刀具易與零件發生幹涉，需要通過虛擬仿真技術（shù）優（yōu）化走刀路徑。虛擬仿真環境下建立零件（jiàn）、夾具、刀（dāo）具、機床精確的三（sān）維（wéi）數據（jù）模型，運行數控加工程序（xù），檢查刀具軌（guǐ）跡是否過切，判斷刀具是否與零件、機床產生幹涉。條件允許的話，還可以采用複合加工（gōng）機（jī）床，減少非標刀具使用（yòng）數量。

      優選（xuǎn）刀具，降（jiàng）低刀具成本。在選用（yòng）刀具時，結（jié）合難加（jiā）工材料和複雜槽型的特點優選刀具。如（rú）圖（tú）4所（suǒ）示，若直接加工麵1，沒有合適的（de）刀具，加工位置外圓麵上的槽較深（約20mm），所加工（gōng）的餘量較大（單邊約10mm）。經過現（xiàn）場分析（xī）和試（shì）驗（yàn），找出了解決問題（tí）的方法：

      使用正常的機加偏刀按虛（xū）線2處的尺寸加工，這樣可以避免偏刀後角幹涉的問題，使用偏刀就能去除90%以上的餘量。接下來，使用成形刀體，保證（zhèng）斜麵（miàn）1的傾斜度。若直接采用成形刀體加工浪費（fèi）較（jiào）大，因為這種（zhǒng）刀體所安裝的都是非標刀片，較昂貴（guì）。采用（yòng）通用機夾偏刀和成形刀混合使用既減少了刀（dāo）具的換刀次數，又節省使用外購成形刀具的費用，經濟（jì）性較好。

      （3）優化切（qiē）削參（cān）數

      針對由“機床+主軸+刀具+工（gōng）件”構成的數控加工工藝係統（tǒng），通（tōng）過對其進行係統模（mó）態參數測試和切削過程動力學仿真計（jì）算，獲取切削力、切削（xuē）轉矩、主軸功率等信息以及切（qiē）削穩定域曲（qǔ）線，實現（xiàn）對數控加工參數（shù）和工藝的優化選擇。切（qiē）深（shēn）、進給直接影（yǐng）響（xiǎng）加工質量（liàng）和刀（dāo）具壽命，對（duì）於給定寬度的刀片，如切深太大（dà）或進（jìn）給太高，刀片將受載過大（dà），由此導致刀片的破損；在精加工時采（cǎi）用優化的切削（xuē）用量（liàng）十分必要。通過對零件的試驗加工，結合現場所使用的數控設（shè）備，我們確定了以下的切削參數較為適合此零件的加工，數控加工參數為（wéi）：n=20～30r/min，f=0.15～0.25mm/r，ap=0.15～0.3mm。采取（qǔ）上（shàng）述措施（shī）同時加強生產過程的管理和完善生產過程中的質量控製，就（jiù）可以生產出合格的零件。

      3. 結語

      薄（báo）壁斜深槽（cáo）的加工是（shì）一個複雜的係統工程，涉及（jí）機床、夾具、工藝等各個環節。我們（men）必須重點從（cóng）數控（kòng）加工工藝（yì）路線、切削參數、加工方法等方麵進行分析及試驗研究，製定出合理的數控加工工藝（yì）路（lù）線，選擇先進的高性（xìng）能刀具，運用先進的數控設備，從多角度出發研究薄（báo）壁斜深槽的加工方法（fǎ），實現此類零件的高效率、高精度及低成本加工。