浅谈增压机匣径向复杂孔系的加工方法

摘 要：航空发动机导向叶片增压机匣是航空发动机上的关键部件之一。机匣上安装导向叶片的孔系是零件加工的关键，该孔系形状复杂，尺寸精度、位置精度都要求高，在加工过程中容易出现孔的尺寸和位置度超差。通过选用数控机床及刀具和适当的加工参数达到减少该零件的加工变形，保证零件的设计要求。

关键词：加工参数；复杂孔系；装夹找正；数控机床

中图分类号：TG75 文献标识码：A

1 导向叶片增压机匣复杂孔系设计图分析

导向叶片增压机匣由上，下两铝半环组成。径向孔系的位置在上、下半环的结合面上。分析设计图（图1）可知，孔系加工主要尺寸和技术条件为：设计基准为端面A、内孔B和角向基准C。径向孔系为五层台阶孔，径向孔尺寸为，φ23.0378±0.010、φ31.55±0.04、φ21.717±0.127、φ30.734±0.254、φ12.573±0.127，径向孔同轴度0.07、径向孔径向深度为39.29±0.12、20.70±0.12、17.678±0.254、1.905±0.127 孔边倒角尺寸： 30°倒角1.651±0.127和45°倒角0.889±0.127。径向孔同轴度和位置度都有要求。基准圆直径：φ808.482±0.076。所有直径对基准B跳动0.127。可以看出径向孔系结构复杂同轴度要求高。因此径向孔系是该零件加工的难点。

2 加工机床的选择

该零件是首件研制，生产批量小，要求生产周期短。零件加工精度高，根据孔加工位置，可选择卧式加工中心进行该孔系加工。又因孔径φ23.0378±0.010的公差只有0.02mm，必须选择高精密卧式铣床进行加工，故设备选择五坐标加工中心。该设备的工作台1250mm，加工零件最大直径2000mm，主轴转速最大6000r/min，加工精度X 0.0002mm，Y 0.0002mm，Z、0.0001mm ，角度C 0.001°，可满足零件孔系的加工精度要求。

3 复杂孔系的加工

3.1零件装夹找正首先，找正夹具定位止口面圆跳动在0.02mm之内。然后打表测出夹具止口面与零件基准面B之间的最大间隙X值，将X/2补偿值输入机床来修正零件坐标系的原点，使零件的原点与夹具（机床）原点一致。从而减少基准B与夹具定位止口不重合带来的误差。利用此办法来找正，可以使每个零件都能和夹具止口“紧配合”。从而提高零件的加工精度。

3.2刀具及加工参数的选择钻头的选择：钻头有直柄和锥柄两种，为便于在五坐标加工中心上使用液压刀柄和夹头选用直柄钻头。被加工零件材料AMS4121为铝合金，因此刀具的顶角选择100°，螺旋角选择45°。对于精加工，选择合金铣刀。加工特殊倒角和环槽时选择专用刀具利于保证复杂孔的尺寸要求。便于切屑排出，刀具有足够的刚性，选择四齿M42（高碳工具钢）扩孔钻用来扩孔。对于首件和小批量的零件加工，在尺寸精度和位置度要求较高时，为适应不同孔径加工的要求，可以通过调节变径镗刀的尺寸来控制加工孔径的大小，这样既能减少刀具使用种类， 也能够降低刀具使用成本，由此可选择变径镗刀。

3.3加工方法和加工参数的选择径向孔系的加工顺序为：铣平面Φ6铣刀打点φ3钻孔φ11扩孔φ20扩孔φ22.8扩孔φ27.8铣孔φ12扩孔φ12.57（加工内层径孔）扩孔φ21.7（加工2层孔径，从内向外数，下同）铣T槽φ30.734±0.254（第3层孔径，刀补编程，R中上刀补）镗孔φ23.0378±0.01（第4层孔径，单边余量0.12，分2～3刀，每刀切削0.03-0.05mm）扩孔φ30扩孔φ30.75镗孔φ31.55±0.04（第5层孔径，单边余量0.4，分5～6刀，每刀切削0.05-0.1mm）倒角45°倒角30°。加工参数的选择，粗加工时，切削深度较大，加工参数为转数S=300r/min，F=50mm/min，钻孔时20～30mm/min。铣孔时粗加工S=400～600r/min，F=30～50 mm/min，精加工时S=200～300r/min，F=10～30 mm/min。

结语

通过合理选择数控加工参数、加工顺序，选用合适的切削刀具，使多层径向孔的加工获得成功。通过小批量零件加工实践证明，该零件的镗铣孔系加工质量稳定，加工合格率在90%以上。此导向叶片增压机匣复杂孔系的方法加工的工艺可行性得到了印证，用此方法加工的孔系已经通过检测合格，满足设计图纸的要求，零件首件成品已经被验收合格。

参考文献

[1]王聪梅.航空发动机典型零件机械加工[M].北京：航空工业出版社，2014.

[2]庞为.机匣制造技术[M].北京：科学出版社，2002.