螺旋铣削在压气机盘卡圈槽上的应用

田晓龙+于洁+祁俊轩+陈征+祝江

摘 要：压气机盘是某型发动机高压压气机单元中的核心零件。随着发动机的发展，新型的压气机盘卡圈槽结构也日新月异。螺旋铣削是一种铣削的进刀方式，铣削的刀具轨迹呈螺旋形前进，属于新型的编程走刀方式。多应用在零件壁薄且铣削余量大的零件铣削加工，例如：需要开槽、去大余量、容易变形等零件的铣削加工。而文章所研究零件应用卡圈槽的螺旋铣削加工，主要从提高加效率，减少零件变形，提高零件尺寸精度等方面进行研究。

关键词：螺旋铣削；压气机盘；应用

1 压气机盘的结构特点

（1）压气机盘是某型发动机高压压气机单元中的核心零件，该零件具有新型的双辐板结构，零件中部有鼓式安装结构，并配有台阶形安装孔，外缘处有燕尾形榫槽，榫槽的一侧端面上有两个对称的卡圈槽结构，该零件辐板厚度极薄，最薄处为1.9mm，前后共有四个安装止口尺寸，尺寸公差严格最小为0.032。与榫槽相关的尺寸及技术条件有榫槽中心距离、榫槽扭角、轮廓度、对称度等。

（2）零件卡圈槽結构及加工难点。零件的卡圈槽位于零件榫槽端面一侧，如图1、图2所示。卡圈顶部直径为Φ350，宽度8mm，槽深2mm。加工时，先由车床车加工完成部分结构，再由铣床铣削切断出卡圈槽的整个形貌，如图2所示，由于零件的卡圈槽是由整圆的结构由铣削加工切断完成的，并且需在槽中央开6mm宽的槽，所以铣削时零件受力较大，极易导致辐板变形，对安装止口直径尺寸、辐板深度尺寸、榫槽相关尺寸及技术条件均有较大的影响，造成尺寸技术条件超差的情况，甚至会导致零件报废。

由于以上几个加工难点，在卡圈槽铣削加工时，就不能采用普通的直线铣削编程方式。避免铣削应力过大，造成零件变形及相关尺寸超差，并且还需要提高零件的加工效率，所以选择螺旋铣削的方式来加工卡圈槽。既保证了零件尺寸的精度要求，又提高了加工效率。

2 螺旋铣削加工的应用

2.1 走刀轨迹的制定

螺旋铣削加工是基于传统铣削加工而提出的新型的数控编程方式。该编程方法是针对铣削加工的二维编程，根据不同的零件材料，工艺人员将设计出不同切深的刀具的轨迹路线，选择一定的切削方向，沿着切削方向走逆时针的圆弧进行切削，如图3，圆弧的首尾与前进方向的轨迹相切，切出后，给出适当的切深进刀，然后再按照同样的圆弧切入切出的方式进行切削，直至完成零件的加工。圆弧的大小根据被加工材料、尺寸大小和选择刀具直径大小来确定，选择过大或者过小都会影响加工零件的质量和效率。

2.2 R参数的应用

该零件的卡圈槽涉及尺寸较多，而且每个尺寸并不具有相同的基准，在前工序加工时，不能保证每个尺寸都在中差范围内。所以如果采用由同一基准对刀的方式来加工卡圈槽，势必会造成不同的尺寸公差不同步，甚至容易出现个别尺寸超差现象。压气机盘在编制程序时，选用R参数编程，在加工时，根据零件具体基准位置的实际值，补偿在程序设定对应的R参数，可以精准的将卡圈槽相关的尺寸全部加工合格。

3 程序编制及加工过程

程序编制过程：绘制零件中差余量图-设定程序的原点-选择刀具-设计走刀路线图-选择合适的加工参数-选择坐标系-设定R参数-采点编制程序。

加工过程：装夹零件-找正零件-配置对应的刀具-对刀-模拟程序-加工零件-测量零件。

在实际加工中，由于刀具的磨损和零件的让刀使尺寸并不能完全在理想的范围内，需要累积数据，把差量补偿到R参数中，把磨损量和让刀量补偿回来，完成完美合格的零件。

4 结束语

压气机盘卡圈槽在使用了螺旋铣削方式加工后，零件的质量有了极大的提高，加工效率也有了明显的改善。解决了压气机盘在卡圈槽加工完成后，零件变形严重，配合尺寸超差和零件多次返工等问题。攻克了新研制型号零件的加工难关，提升了新机研制的生产能力，为今后类似零件的加工打下了坚实的基础，获得了较大的效益。

参考文献

[1]《中国航空材料手册》编辑委员会.中国航空材料手册（第4卷）.钛合金[M].北京：中国标准出版社，2001.

[2]《透平机械现代制造技术丛书》编委会.盘轴制造技术[M].北京：科学技术出版社，2002.