小议航空发动机薄壁环形零部件加工变形控制

顾 艳，李 澄，龚天才，孙升志

（沈阳精合数控科技开发有限公司，辽宁 沈阳 110034）

在航空发动机当中，应用的薄壁环形零部件多种多样，包括叶片类零件、轴承类零件以及机匣类零件等等，这些零件在加工过程中，不管是在几何精度方面还是在尺寸精度方面都具有非常高的要求，但在实际加工当中，经常会在一些因素的影响下出现变形问题，不利于零件的有效应用，因此，需要针对控制此类零件加工变形的具体措施加强研究，这对于薄壁环形零部件加工质量的提升具有非常重要的意义。

1 导致航空发动机薄壁环形零部件出现加工变形问题的相关因素

航空发动机当中的薄壁环形零部件自身存在材质和刚性等因素的影响，在加工过程中一旦承受外力作用，非常容易出现变形问题，从而对零部件的精度造成影响，而造成这种问题的原因主要有以下几种：

（1）残余应力影响，在具体加工过程中，多种应力作用会对薄壁环形零部件当中的应力平衡造成破坏，而这些残余应力的拘束力在消除以后，会经过重新分配形成新的平衡，但在此过程中，残余应力会对薄壁环形零部件造成影响，使其出现变形问题，导致其几何精度以及尺寸精度出现变化，难以满足航空发动机的使用需求。

（2）削切应力影响，由于薄壁环形零部件的壁体较薄，刚性不强，所以其在加工时，受到削切应力作用的影响，会使零部件当中出现“让刀”变形的现象，从而产生圆跳动和圆度超差等问题。

（3）装夹力影响，薄壁环形零部件本身具有较大的直径和较小的刚度，所以在增加外部装夹力时，其较为薄弱的部分就容易产生崩溃的问题，从而引发损坏或变形等问题，影响零部件的正常使用。

2 控制零部件加工变形的具体措施

2.1 对加工环节进行优化

2.1.1 对走刀路径进行合理的规划

在加工薄壁环形零部件的过程中，需要合理的设置走刀路径，尽可能的降低零件加工中的变形量，在进行切削时，可以结合金属切削原理，根据零部件的结构设计、精度要求以及毛坯余量，确定各零件的加工顺序和加工次数，同时确定切削的路径，在进行对称切削时，可以利用释放初始毛坯残余应力的方式，有效缓解和控制加工变形的问题，针对薄壁环形零部件而言，可以遵循内外表面余量去除相等的原则，轮流进行零部件内外部的加工，具体加工过程中，需要对依次递减的方式加以应用，确保轮流次数能够与应力释放保持正比例关系，且与加工变形呈反比例关系[1]。

2.1.2 对切削参数进行优化

利用实验分析的方法，明确最优加工参数，例如，在进行粗加工的过程中，应对低转速、小进给以及大切深的方式加以应用，确保材料去除速度，在进行初步的精加工时，应尽量为后续的深度加工保留余量，而在精加工过程中，则要应用高转速、大进给和小切深的方式进行加工，提升材料去除率，使零部件的质量得到相应的保证，在此过程中，需要通过实验和VERICUT数控仿真，明确各项加工参数，确保各环节中的局部切削余量与加工参数相符，且保持最佳状态，尤其是在刀轴矢量、转圆角以及接刀等参数变化上，一定要确保优化的合理性[2]。

2.1.3 提升切削液要求

为了对机械交工过程中的零部件变形问题进行有效的控制，还要对切削液进行合理的搭配，保证加工区域能够得到尽快的冷却，一方面可以降低切削温度，缓解变形问题，另一方面则可以提升零部件的耐磨程度和加工精度，通过对内冷结构及高压冷却刀具的应用，能够使切屑和冷却液进行直接的接触，对冷却效果的充分发挥具有积极的作用[3]。

2.2 优化装夹形式

针对薄壁环形零部件刚性差，容易在装夹期间出现受力不平衡的现象，导致加工变形的问题，具体可以从夹具与加工零部件的接触面积和夹紧方式入手进行优化，以此来达到控制加工变形的目的。例如，在使用铣削进行薄壁零件加工时，可以先利用弹性压板提升零部件之间的接触面积，进而提升其受力面积，在对壁套外圆以及内径进行车削时，可以对弹性芯轴、液体夹具以及过渡环等工具加以使用，通过这种方式能够进一步的提升零部件的装夹承载能力，具有良好的变形控制效果，还可以对橡胶内支撑等方式加以应用，有效提升零部件的刚性，使加工变形问题能够得到有效的控制。除此之外，由于薄壁环形零部件的内壁厚度相对较薄，其在加工时容易出现诸多问题，如让刀、振动、回弹以及变形等，可以对辅助支撑结构的装夹方式进行使用，提升薄壁机匣的刚性，使削切过程中的让刀、振动以及变形问题得到有效的缓解，确保加工的效率和质量。

3 结语

航空发动机当中的应用的薄壁环形零部件在加工期间，受到自身结构、材质以及其他加工因素的影响，经常会出现各种各样的变形问题，这种问题的出现，会对零部件的质量造成严重的影响，导致其无法在航空发动机当中进行正常的使用，在造成资源浪费的同时，也会加大零部件加工的成本投入，因此，相关人员在对此类零部件进行加工的过程中，一定要根据其加工特点，针对加工变形问题，合理的应用各项控制措施，提升薄壁环形零部件的加工质量，确保其在航空发动机当中的有效应用。