1 引言

　　該渦輪機(jī)匣材料為 INCONEL 高溫合金，這些極具挑戰(zhàn)的工件材料往往對加工造成諸多影響，一般對車削不會產(chǎn)生太大影響，而對銑削影響較大，往往需要多次銑削去除大量材料，這樣耗費了大量的成本。傳統(tǒng)銑削刀具不能高效率的完成該使命，銑削中的刀具迅速磨損及大量的切削熱甚至?xí)诨镀榇诉x用能夠減少刀片切削刃的溝槽磨損，并能采用更高的進(jìn)給量的銑削刀具，成為確保加工安全高效的關(guān)鍵所在。為了追求更大的推重比，機(jī)匣設(shè)計了大量采用島、槽、筋等結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)的加工工藝就需要精心規(guī)劃，往往需要設(shè)計大量非標(biāo)刀具達(dá)到去除材料的目的，加工時還必需考慮到薄壁件的一些列加工變形問題。

　　本文就某 PW 渦輪機(jī)匣加工難點進(jìn)行深入分析，精心設(shè)計銑加工工藝，并進(jìn)行實際加工，摸索加工規(guī)律。

2 零件分析

　　2. 1 結(jié)構(gòu)分析

　　該渦輪機(jī)匣為典型薄壁環(huán)形高溫合金件，最大外圓為 1063mm ，高為130mm ，壁厚僅為 2.3mm 。主要結(jié)構(gòu)有：

　?。?）大、小端面共有 130 個開口槽及 260 多處孔；

　?。?）靠近大端面內(nèi)型有一加強(qiáng)筋，筋上有四組不同大小共 169 孔，其中有一直徑僅為 2.18mm 的盲孔和 84 個直徑為3.3mm 精度較高的鉚接孔，筋的下端有42個 U 型窩；

　?。?）中部斜面上有四個不均布的島，每個島上有6處螺紋孔，其中兩處為盲孔，每個島子中間有內(nèi)外不同心的孔；

　?。?）小端較為復(fù)雜，尤其是小端內(nèi)型槽，屬于凹陷的形式，加工十分困難，63 處偏心腰槽與底面為 25.5°，與噴涂槽相通，無論是加工還是噴涂，都是個挑戰(zhàn)。

　　2. 2 加工難點分析

　　難點 1：零件大部分余量需要采用銑削的方式進(jìn)行去除，特別是零件外型側(cè)壁上，有近 17m m 余量，采用傳統(tǒng)的整體硬質(zhì)合金銑刀或盤銑刀，效率將十分低下；

　　難點 2：島嶼中心孔采用傳統(tǒng)的鉆削方式又會擔(dān)心產(chǎn)生較大的變形，采用硬質(zhì)合金刀具去余量，會消耗大量刀具，且效率十分低下；

　　難點 3:小端內(nèi)型面的 63 處腰槽，寬度僅為 6.3mm ，長度為 17.27mm ，為保證零件加工精度，需要采用刀補(bǔ)程序，這樣刀具選用就限定了一定的范圍，還必需要求刀具具有一定的長度，防止出現(xiàn)加工碰撞。

3 加工難點解決方案

　　3. 1 斜面去余量解決方案

　　由于余量過大，采用了伊斯卡Φ40R2 飛碟銑刀進(jìn)行粗去余量，嚴(yán)格沿切線切入、切出，防止出現(xiàn)打刀，并采用內(nèi)冷方式對刀具進(jìn)行冷卻。如圖 1 所示，加工一個型面需加工四刀，每加工一刀，觀察并更換刀片，參數(shù)轉(zhuǎn)速為 S=200r/min，f=350mm/min，ap=1mm 。將余量完全去除共消耗刀片 20 片。

　　由于切線切入切除，必然有較多殘留，所以需要清根，同樣也不選用效率低且成本高的整體硬質(zhì)合金刀具，而選用山高 Φ32R6 可換刀片刀具進(jìn)行加工。為防止出現(xiàn)打刀，將島子每側(cè)清根分成 5 個程序分層加工切削，參數(shù)為 S=400r/min，f=150mm/min，ap=1mm 。比傳統(tǒng)硬質(zhì)合銑刀去余量加工效率提高較多，同樣降低了大量的刀具及人工成本，見圖 1。

圖 1 飛碟銑刀去斜面余量

　　3. 2 斜面島子中間孔去余量解決方案

　　傳統(tǒng)方案為采用 U 鉆直接鉆孔，這樣會產(chǎn)生較大的力，會造成零件出現(xiàn)較大變形，而且容易出現(xiàn)零件竄動的現(xiàn)象，對夾具也是個考驗。或者采用整體硬質(zhì)合金鉆頭鉆底孔后采用大直徑合金銑刀銑孔，這樣效率比較低，成本也較高。針對這些問題，決定選用而選用山高 Φ32R6 可換刀片刀具進(jìn)行螺旋銑，這樣既節(jié)省了刀具， 又提高了效率。 加工路線如圖2所示。采用螺旋銑，銑出盲孔，為后續(xù)精銑加工留取足夠的余量。切削參數(shù)為，S=397r/min，f=40mm/min，ap=1mm ，見圖 2。

圖 2 螺旋銑去余量

　　3. 4 銑 63 腰槽

　　首先，采用 D5R0. 2 銑刀銑出平面。采用 UG CAM 的 ZLEVEL 方式編制銑斜平面的程序，留取 0.5mm 余量。銑出該平面為打孔去余量做好準(zhǔn)備。其次，采用 D3 鉆頭進(jìn)行打點及鉆孔，在腰槽中鉆出 3 個孔，這樣可去除大部分余量，也能有有效的預(yù)防 D5 銑刀的打刀現(xiàn)象。

　　采用 UGCAM 編制出鉆孔程序。再次，采用 D5 銑刀進(jìn)行粗銑。使用 UGCAM 的ZLEVEL 編制方式編制分層粗銑的方式，每層深度 0.5mm ，單邊留取 0.2mm 余量。最后，采用 D5 銑刀進(jìn)行精銑，使用 UCCAM 固定軸銑方式，編制輪廓程序，使用刀補(bǔ)進(jìn)行加工，保證零件加工合格。加工時必須注意使用輔助支撐夾具對零件小端進(jìn)行支撐，盡量降低加工時的切削振動，防止刀具斷裂。

4 結(jié)語

　　通過 PW 公司零件新件研制任務(wù)的展開，對某渦輪機(jī)匣加工工藝進(jìn)行了精心的規(guī)劃設(shè)計，并嘗試各種方案，攻克了諸多高壓渦輪機(jī)匣研制的技術(shù)難題，在大進(jìn)給去余量積累一定的經(jīng)驗，充分掌握了大進(jìn)給銑刀使用方法，若渦輪機(jī)匣若采用切削刀具的耐熱性更高且不易與工件材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，具有出色的抗溝槽磨損性能的陶瓷刀片，效率將會大大提高，同樣也在腰槽加工刀具選用、參數(shù)選擇、變形控制等方面取得一定的成果。這些經(jīng)驗為為我公司與 PW 公司長期合作打下了堅實的基礎(chǔ)。