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電加工技術（shù）在航空發動機上的應（yīng）用

2017-11-27 來源：沈陽黎明航空發（fā）動機（集團）有限責任公司作者（zhě）：於冰

電加工技術作為特種加工技術的一個重要分支，發（fā）揮著不可替代的作用。本文重點介紹電火花、電解等典型（xíng）電加工技（jì）術在（zài）新型航空發動機渦輪葉片、整體葉盤等關鍵零部件中的應用，以及先進電加工技（jì）術的發展方（fāng）向。

1. 電火花加（jiā）工技術應用

電火花加工（gōng）是一種利用（yòng）電能和熱能去除金屬材（cái）料的特種加工技（jì）術。在難加工材料、複雜型（xíng）麵、精細（xì）表麵、低剛度零件和模具等製造領域中（zhōng）占有極其（qí）重要的地位。

圖1 圖2

圖1 為多軸複雜型麵（miàn）電火花成形加工的實例（lì）。圖中所示為帶冠整體葉輪，由於其閉式的特殊結構造成了零件（jiàn）機（jī）加工過程中產生了刀具懸臂梁的障礙，數控銑加工難以完成，且選（xuǎn）材多為（wéi）不鏽（xiù）鋼、高溫耐熱合金和鈦合金等（děng）難切削材料，使其成為航空製造中的關鍵技術，而多軸聯動電火花成形加工技術則顯得尤為有效。

圖3

圖4

圖2 為多軸聯動電火花成形電極以及運動軌跡仿真示圖。圖3 為慢走絲線切割技術的應用實例。該零件為航空發動機壓氣機圓盤縱樹形和鍥形葉片安裝槽，其關鍵技術（shù）在於多次切割技術可實現無重熔層加工，同時又保證了工件的加工精度及表麵質量。

圖4 為高速電火花小孔（kǒng）加工技術實例。海量群孔加工為火焰筒（tǒng）加工中的一項關鍵技術，火焰筒壁薄、尺寸大，氣膜孔數量多，孔呈空間角度分布，加工方（fāng）法受到空間限製。因此，氣膜孔加工對加工設備和工藝提出了高的要求。

圖5

圖（tú）5 所示為電火花（huā）熔塗硬質合金強化葉片（piàn）耐磨性的實例。電火花熔塗堆焊技術是在電（diàn）火花（huā）強化（huà）的基礎上發展而來的，進一步開發設備功（gōng）能，開拓全新的工藝方法，進行機（jī）械零件表麵損傷修複、微小尺寸超差修複（fù）等，填補了航空發動機製造領域缺陷修複工藝（yì）的空白，並被成功應用於工程。

圖6

圖6 為電火花（huā）蜂窩磨加工內外層疊相對的蜂窩環實例。加工內外層疊相對蜂（fēng）窩環時，先通過成形電極對（duì）外蜂窩（wō）表麵進行磨（mó）加工，然（rán）後更換成形電極加（jiā）工內蜂窩表麵。這種（zhǒng）內外層疊相對的蜂（fēng）窩環加工在行業內是首次（cì）實現。

圖7

圖7 為（wéi）應用（yòng）電火花成形機床加工多層蜂窩（wō）環的實例。該實例加工方式不同於蜂窩（wō）磨床，主要采用成形加工設備，並設計成形電極。加工過程中工（gōng）件固定，通過旋轉成形電（diàn）極，並進行差補（bǔ）運動來完成蜂窩環的加工。

2. 電解加工技術

電解加工是利用陽極溶解的原理來去除材料（liào），將零件加工成形的一種現代特種加工技術。可加工難加工材料（liào），複（fù）雜結（jié）構零件等，其加工效率高、成本低。

圖8

圖（tú）8 為葉片精密（mì）電解加工實例。航（háng）空發動機中葉片數量多且難加工，隨著葉片材料向高強、高硬、高韌性方向發展和鈦合金、鈷鎳（niè）超級耐熱合金的采（cǎi）用，以及超

精密、超薄、大扭角等特殊結構葉（yè）片（piàn）的出現，對電解加（jiā）工又提出了更高的技術要（yào）求，使電解（jiě）加工成為航空發動機葉片製造中主要的、不可缺少的優選工藝技（jì）術之一。

圖9

圖9 為整體葉盤精密電解加工實例。高頻窄脈衝振動電解加工設備實現了納秒級快速短路（lù）保護技術、微米級精（jīng）密過濾技術以及先（xiān）進的環保處（chù）理係統，居於世界領先水平。從圖中可見（jiàn），圖9a 為DC-ECM 工（gōng）藝（直流電解）初成（chéng）形工藝，一般采用套料（liào）電解完成葉型的粗加工，圖9b 為PECM 工藝（高頻窄脈衝振動電解）終成（chéng）形工藝，通過成形陰極仿型加工（gōng）完成無餘量精密加工。

圖10

圖10 為（wéi）機匣電解加工實例（lì）。根據機匣的結構特（tè）點（diǎn），主要加工部位為外壁凸台型腔的半精加工。這些機匣（xiá）采用常規的機械加工方法（fǎ），製造成本高，加工周期長，生產（chǎn）效率低，而電解加工可有效地提高效率（lǜ），降低成本。

3. 電加工技術的發展

隨著電（diàn）源技術、控製技術和（hé）工藝技術的發展，電加工技術（shù）也不斷改進優化，高精度脈衝電源、高頻窄（zhǎi）脈衝（chōng）電源（yuán）、微過濾係統等都給電加工技術的發展提（tí）供了可靠保證，未來電加工技術將向高（gāo）精度、超精細、高穩定性、數（shù）字化、自動化（huà）的方向發展，並在航空發動機領域得到廣泛（fàn）應用。

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