航空发动机零件加工中线切割加工工艺的运用分析

翟莹莹++潘磊

摘 要：线切割加工是当前主要的零件加工方式之一，其强调了加工技术的精密性。此外，这种加工技术还具有多种优势，主要表现为加工变形小、自动化程度高。这种加工技术无需特定电极支撑，就能够达到较高的加工精度，适用于一些加工难度较大的航空发动机零件制作方面。本文通过分析线切割加工工艺的基本原理，进而探讨了这种加工工艺在航空发动机零件加工中的具体应用。

关键词：航空发动机；零件加工；线切割加工；运用

中圖分类号：TG48 文献标识码：A

一、线切割加工的基本原理分析及机床介绍

（一）线切割加工技术的原理。线切割加工技术，是一种利用线状电极和工件间的运动的进行的加工方式，能对工件进行脉冲放电加工。在整个加工过程中，该技术会借助脉冲电源的辅助作用，对工件的尺寸和形状进行控制，脉冲电源主要有正负两极，其中电源的负极连接电极丝，正极则连接工件，通过这样的设定，能让电极丝的移动在工件上完成形状的设定和尺寸的控制。工作台的控制方式有多种，最重要的控制有光电跟踪控制、数字控制以及靠模成形控制3种，现代使用范围相对广泛的就是数字控制，数控线切割机床逐渐发展成为核心技术。

（二）线切割加工机床介绍。电机线运行速度快慢不一，根据不同的运动速度，可以将线切割机床分为两种基本的类型，分别为慢走丝式机床和快走丝式机床。在我国目前使用的线切割设备之中，有超过九成以上都是快走丝式设备，快走丝式设备相较慢走丝式线切割机床而言，其快走丝式线切割机床电极丝的运丝速度更高。这是因为快走丝式线切割机床中的电极丝，都是用熔点更高的金属材料所制成，不仅保障了电极丝的正常使用，还可反复进行使用。此外，由于快走丝线切割机床的结构相对简单，而在精度的控制上，技术的发展也使切割精度日益提高，目前已经可以满足±0.03mm范围内精度要求，其快走丝线切割机床的加工厚度能达到200mm以上。叠加上国产线切割机床更为便宜的因素，且加工零件的成本不高，并且对生产加工环境的要求不高，因此，这种设备在航空发动机零件加工中的应用非常适用。与快走丝线切割机床比较，慢走丝线切割机床的精度更高，甚至能够达到微米级精度要求。但是这种机床电极运丝速度比较慢，电极丝的材料主要是黄铜丝，不能重复使用，该材料在切割过工件后就会废弃，减少了电极丝损耗对加工精度的影响。为确保机床加工精度的稳定性，慢走丝线切割机床的工作环境要保持恒温，机场内部要配置大型工作液过滤装置。

二、线切割加工工艺在航空发动机零件加工中的具体应用

（一）吹风叶片加工中对线切割加工工艺的应用。在发动机制造过程中，需要大量的叶片和叶栅做实验，不同种类的叶型需要的叶风叶片的数量也不同，对于叶片的技术要求相对较高。传统发动机的制作过程，往往会使用机加工与手工抛光相结合的方式，其叶片加工的工序比较繁杂。在具体的加工过程中，需要设计大量的工装，同时还需要编制工艺规程，花费的加工周期较长。使用线切割加工工艺可以改变传统工艺加工的技术难题，一方面可以避免大厚度加工中出现的问题，另一方面还可以解决加工过程中的断丝情况。由于叶风叶片的普遍在100mm高度以上，而快走丝线切割加工机床的加工极限也与这次数值相当，因此在加工中容易发生短路事故，无法保证工件的正常加工。采用线切割加工工艺，通过对线切割机床的考察，采用了性能相对较高的机床，在叶风叶片试制中对不同的冷却液进行比较，对冷却液配置方案进行最优选择，能有效解决因此问题导致的短路，从而确保大厚度切割加工工作的有序进行。而在加工中出现的断丝情况，则可通过改进使用材料帮助解决。

（二）锁片加工中对线切割加工工艺的应用。航空发动机中的锁片有着多种的规格与尺寸，而每种规格的锁片都是以复数的情况存在的，甚至部分锁片可达几百件。就目前来看，锁片生产大多采用磨具冲压法进行生产，这种方式的生产周期一般较长，阻碍了航空发动机的发展。因此在试制发动机的过程中，相关人员需要对设计不断进行改进，还需要对锁片尺寸加以改进，在这种状况下，采用传统冲压工艺无法适应发动机试制要求。采用切割加工工艺进行小批量的锁片生产，同时，可通过数控加工设计对锁片尺寸及形状进行随时调整，这样不仅能提高锁片的生产效率，也能保证锁片的加工质量。随着线切割工艺的应用，在发动机型号研制中全部采用线切割工艺，一定程度上缩短了加工周期，节省了大量的加工费用。

（三）叶片榫槽加工中对线切割加工工艺的应用。航空发动机轮盘叶片的安装通常有3种方式：即圆弧型、枞树型、燕尾型，其中的枞树型和燕尾型是采用线切割加工技术进行加工。传统的加工榫槽一般都是采用拉削加工方式，这往往需要运用大型立体拉床或组合式拉刀进行加工工作。一般来说，拉削加工的效率较高，且加工精度也更好，在大批量的榫槽加工工作中较为适合，缺点是拉刀的制造费用也很高。采用线切割加工工艺加工发动机盘和叶片测频夹具榫槽，具有良好的加工效果。

结语

线切割技术是目前比较先进的一种加工技术，具有独特的技术优点，因此被广泛地运用于航空发动机的零件加工之中。采用线切割加工工艺代替传统的加工工艺，拓展了这种新型加工工艺的应用范围。此外，采用线切割加工工艺无须设置制造工装，有利于降低加工成本，还可以缩短生产加工周期，对航空发动机的研制具有很大的支撑作用。

参考文献

[1]高晓瑜，许利利，陶保平，等.影响线切割加工表面质量的因素分析和对策[J].中国机械，2015（8）：17-18.