自动化在航空发动机零部件车削加工中的应用

杨传勇 王忠博 王春宇

（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任有限公司，辽宁 沈阳 110043）

随着经济以及科技的快速发展，数控加工设备已经广泛应用于工业的加工制造过程中。在现今所使用的中小型数控机床中其加工时的定位精度与重复定位精度一般都能控制在0.01mm范围内，考虑到航空发动机零件加工过程中由于刀具磨损、材料变形、工装夹具等对于零部件精度的影响，一般航空发动机零部件在加工完成后都能够将精度控制在0.02mm的范围内，一些进口设备还能够达到更高的精度。但是在航空发动机零部件的加工过程中，数控设备的使用率在整体零部件的加工中占比并不高。本文将在对航空发动机零部件车削加工中的上料、刀具以及数控程序进行介绍的基础上对航空发动机数控加工所存在的一些问题进行分析介绍。

1 航空发动机使用数控设备进行自动化加工中所面临的问题

在航空发动机的数控车削加工自动化过程中首先需要对目前加工中的人为干预过程进行分析。在人为干预的过程中面临的问题是：（1）在航空发动机自动化车削加工中完成了对于第一个零部件的加工并进行切断后，如何确保下一段棒料能够伸入到制定的加工位置。在传统的车削加工中多采用的是手动的方式来将棒料输送至指定位置，具体过程是需要将车床的刀塔移动至能够加工一个零部件的所需长度的位置，而后松开卡盘手动将棒料拉伸至所需的长度，而后锁紧卡盘继续进行车削加工，过程繁琐使得加工效率不高。（2）在零部件的车削加工中所车削的材料韧性较高，从而使得车出来的屑成连续状，随着屑越积越多会使得屑缠绕在刀具或是零件上，如果发生以上现象将很容易出现打刀问题，以往打加工过程中多采用的是在加工时使用钩子等方式来将屑手动钩断。（3）刀具的连续加工所带来的刀具磨损问题将会严重影响航空发动机自动化车削加工的加工精度。（4）程序的编制中需要解决数控程序的循环加工问题，并在数控的数控加工过程中需要对刀具进行补偿，对如何跳出数控加工程序停止等作出相应的判别。

2 航空发动机车削加工自动化中所面临的问题分析

针对以上对航空发动机车削加工自动化过程中所面临的问题进行了介绍以下将对这些问题进行分析：（1）对于自动上料的问题，对于一些自动化程度较高的车床中对于卡盘的加紧、放松以及刀塔的定位都可以使用指令来对于其进行控制。为解决自动加工问题，可以使用自动上料机来将毛坯料输送到自动上料的位置，对于一些进行大批次生产的零部件加工过程中使用较多，在航空发动机零部件的加工中多进行的是一些小批量的试验件加工，使用上料机进行自动加工过程中需要对其根据零部件的尺寸来进行多次调整，不适宜进行自动化加工。为实现航空发动机零部件的快速加工采用拔料的方式较为适宜。（2）对于航空发动机车削加工中所出现的缠屑问题，需要对不同的车削阶段进行不同的分析，当在进行粗车加工时，粗车加工所产生的屑多呈现出较宽的带状，而精车的过程中屑多呈现出较窄且易卷曲的形式，以上这两种屑的形式受车削速度与进给量的影响较大，在进行钻削加工的过程中，所产生的屑由于韧性较高极容易随着工件的旋转而缠绕在钻头的后端，当屑越积越多后将会划伤加工零件的表面对零部件的加工质量造成严重的影响，在钻削加工的过程中，屑的产生形状收到车床的切削速度与进给量的影响较大，尤其是主轴的转速对于车削质量更是有着较大的影响。（3）刀具磨损是航空发动机零部件加工过程中不可避免的问题，其中刀具磨损在航空发动机零部件加工中主要分为初级磨损、正常磨损和急速磨损等几个阶段，其中初级阶段影响不大，而正常磨损阶段需要根据实际加工来进行确定，急速磨损阶段对于零部件的加工影响较大。（4）对于航空发动机零部件车削加工所使用的程序可以使用宏程序来实现数控程序的跳转、循环等功能。

3 航空发动机零部件自动化加工应对措施

针对以上所介绍的自动化加工中所面临的问题可以采用以下措施加以解决：（1）对于自动上料的问题可以使用上料机与拔料器的结合使用来解决。拔料器主要是由主体装置、卡片和两个紧固螺钉组成。在应用拔料器时根据所加工棒料的不同可以制造不同的槽口卡片来进行解决。（2）对于车削加工中所出现的缠屑问题，可以在粗加工时实施暂停断屑措施，而在精加工的过程中采用刀具的断屑槽和高速切削进行断屑处理。在转速较高时屑呈现碎片状无需断屑，同时还可以采用改变进退刀的方式来解决屑缠绕刀具、零件的问题，（3）对于刀具磨损问题，需要做好对于加工棒料时刀具的磨损情况进行统计分析，并根据航空发动机零部件的加工情况进行自动补偿，在进行车削刀具磨损自动补偿的过程中可以使用G10指令来进行刀具磨损自动补偿。（4）同时在程序的编制过程中，通过使用宏变量可以对加工程序的循环次数进行控制，在刀具的使用过程中需要对刀具的磨损规律进行统计分析，并开发相应的零件加工计数和刀具变量的补偿方法，实现航空发动机零部件在加工时的刀具自动补偿。提高航空发动机零部件车削加工的加工质量和加工效率。

结语

航空发动机零部件是发动机的基础组成部分，航空发动机零部件的车削加工中是其中最基础的一种加工方式，本文在分析航空发动机零部件车削自动化加工所面临问题的基础上对如何做好航空发动机零部件车削自动化加工进行了分析阐述。

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