隨著（zhe）航空發動機設（shè）計性能的不斷提高，航空發動機零部件的設計精度（dù）越來越高，結構（gòu）越來越複雜，重量越（yuè）來越輕。難加工材料的大量使用，加工硬化嚴重，工件易產（chǎn）生熱變形，加工表麵（miàn）質量（liàng）和精（jīng）度不易（yì）保證。特別（bié）是（shì）壁厚在2mm以下，並帶有（斜）深槽的較為複（fù）雜型麵的薄壁件加工，其變形量的控製和避（bì）免數控加工深槽過程中的打（dǎ）刀現象更是此類零件（jiàn）製造技術提升（shēng）的關鍵。

      1.典型薄壁斜深槽加工特點

      高溫合金整體環形薄壁類零件，在高溫下有良好的高溫強度和抗應力、抗腐蝕性能。由於（yú）零件的材料為高溫合金，屬難加工材料。加工硬化現象嚴重，高溫合金的可切削性能（néng）低，因此從加工工藝性分析，此類零件既（jì）有（yǒu）薄壁（bì）件的工（gōng）藝特點又有難加工（gōng）材料的工藝特點。為了避免或減小（xiǎo）此類零件的變形，確保零件的（de）、形狀位置（zhì）偏差及技術條件，必須（xū）在工藝路線的安排、工藝方法、設備的選用（yòng）、工（gōng）藝裝備的結構設計、刀具的選用及切削參數優化等方麵采取一係列的（de）工藝措施。

      如圖1 、圖2 所示，典型薄壁零件為錐形，結構複雜，曲（qǔ）率半徑大，涉及相關工藝多，屬於複雜型麵的薄壁件。最大外徑600mm，最小內徑500mm，高度80mm，最小壁厚僅為1mm，零件上有6處深度為7mm，寬為2mm的環槽，且每個環槽（cáo）的傾斜角度不一樣。零件的毛料為自由鍛件，金屬去除（chú）量大，在加工（gōng）中（zhōng）易產生較大的加工應力，造成（chéng）零件的機加（jiā）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（dù），特別是（shì）在數控設備上加工時，易打刀造成零件報廢（fèi）。

      2. 數控加工策略

      （1）確定合理的加工路線

      綜合刀具材料、結構硬度和耐磨性、工藝性能等方麵，我（wǒ）們在數控臥車（chē）上進行粗車、半精車型麵。主要目的是去除大部分餘（yú）量，使下（xià）工（gōng）序（xù）數控精車型（xíng）麵所加工餘量均勻。從圖3中可（kě）以看到在局部數控半精車所去的餘量比較大（dà），最大處餘量單邊為17mm，采用傳統的內外車輪廓型麵（上刀補）的（de）方法，數控操作者需要通過在數控（kòng）機床係統中預留刀補，加工效率（lǜ）低，零件易（yì）變形。我們可以采用點（diǎn）位循環程序分段加工（gōng）的方法，提高零件（jiàn）的加工效率，降低操作者的勞動強度，減小零件的變形量（liàng）。最大程度上實現全程序無幹預加工，提高零件加工自動化（huà）率。

      （2）數控精車型（xíng）麵

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

      槽底機加振紋（wén）的解決。由於該零件的斜槽較深且窄，加工時，刀體探出較長（zhǎng），剛（gāng）性不夠。通過多次試驗加（jiā）工，找到消除振紋的方法：①在精加工槽後（hòu），換一個新的成（chéng）形刀片，重走精車槽程序，這樣可以（yǐ）保證機夾刀片的鋒（fēng）利，減小（xiǎo）切削（xuē）力。②在（zài）到達槽底（dǐ）時，暫停刀具的進給（保證零件切削旋（xuán）轉（zhuǎn）一周），同時提高轉速，然後繼續按程序退（tuì）刀。

      對（duì）零件加工過（guò）程中刀具幹涉（shè）問題的解決。由於零件為環形、薄壁類零件，型麵（miàn）複雜，在加工過程中，如（rú）果刀具結（jié）構選擇不當或刀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優化走刀路徑。虛擬仿真環境下建立零件、夾具、刀具、機床精確的三維數據模型，運行數控加（jiā）工程（chéng）序，檢查刀具軌跡（jì）是否過切，判斷刀具是否與零（líng）件、機床產（chǎn）生幹涉。條件允許的話，還（hái）可以（yǐ）采用複合加工機床，減少非標刀具使用數量。

      優選刀具（jù），降低刀具成本。在選用（yòng）刀具時，結合難加（jiā）工材料和複雜槽型的特點優選刀具。如圖4所示，若直接加工麵（miàn）1，沒有合適（shì）的刀具，加工位置外（wài）圓麵上的槽較深（shēn）（約20mm），所加工的餘量較大（單邊（biān）約10mm）。經過現場分析和試驗，找出了解決（jué）問題（tí）的方法：

      使用正常的機加偏刀按虛線（xiàn）2處的尺寸加（jiā）工，這樣可以避免（miǎn）偏刀後角幹涉（shè）的問題，使用偏刀就能去（qù）除（chú）90%以上的餘量（liàng）。接下來，使用成形刀體，保證斜麵1的傾斜度。若直接采（cǎi）用成形刀（dāo）體加工（gōng）浪費較大，因為這種刀體所安裝的都是非標（biāo）刀（dāo）片，較昂貴。采用通用機夾偏刀和成形刀混合（hé）使用既減少了（le）刀具（jù）的換刀次數，又節（jiē）省使（shǐ）用外購成形刀具的費用，經濟性較好。

      （3）優化切削參數（shù）

      針對由“機床+主軸+刀具+工件”構成的數控加工工藝係（xì）統，通過對其進（jìn）行係統模態參數測（cè）試和切削過程動力學仿（fǎng）真（zhēn）計算，獲取切削力、切削轉矩、主軸功率（lǜ）等信息以及切削（xuē）穩（wěn）定域曲線，實現對數控加工參數和工藝的優化（huà）選擇。切深、進給直接影響加工質量和刀具壽命，對於給定寬度的刀片，如切深太大或進給太高，刀片將受載過大，由（yóu）此導致刀片的破（pò）損；在精加工時采（cǎi）用優化的（de）切削用量十（shí）分必要。通過（guò）對零件的試驗加（jiā）工，結合（hé）現場所使用的數控設（shè）備，我們確定了以（yǐ）下的切削參數較為適（shì）合此零件的加（jiā）工，數控加工參（cān）數（shù）為：n=20～30r/min，f=0.15～0.25mm/r，ap=0.15～0.3mm。采取上述措施同時（shí）加強生產過程的管理和完善生產過程中的質量控製（zhì），就可以生產出（chū）合格的（de）零件。

      3. 結語

      薄壁斜深槽的加（jiā）工（gōng）是一個複雜的係統工程，涉及機（jī）床（chuáng）、夾具、工藝等（děng）各個（gè）環節（jiē）。我們必須重點從數控加工工藝路線、切削參（cān）數、加工（gōng）方法等方麵進（jìn）行分析及試驗（yàn）研究，製定出合理的數控加工工藝路線，選擇（zé）先進的（de）高性能刀具，運用先進的數控設備，從多角度出發研究薄壁斜深槽的加工方法，實現此類零件的（de）高效率、高精度（dù）及低成本加工。