[发明专利]一种航空发动机大口径超薄壁件数控立车加工方法

说明书

一种航空发动机大口径超薄壁件数控立车磨的加工方法，利用耐高温合金粉末通过增材技术3D打印成航空发动机大口径超薄壁件，3D增材时工件的两端连接部分放出壁厚8‑15％的加工余量，经如下热处理工艺，加热温度1160～1195℃,保温时间1～36h,然后冷却至室温；采用高频加热方法，保温时通过控制高频线圈的电流来实现；处理后的坯件经工装和数控立车车削加工，数控立车底盘是旋转轴夹头改装成旋转定心底板带动工件进行旋转，旋转Z轴垂直于水平面，车刀刀头能够编程进行XZ轴的平动与上下进给控制车刀的车削。

技术领域

本发明涉及一种航空发动机超薄壁零件的加工方法，具体涉及一种航空发动机大口径超薄壁件3D打印+数控立车磨的加工方法。

背景技术

航空发动机环形大口径超薄壁件即下称的工件是圆筒或锥筒的结构，是发动机高低压段的大气流量模态转换机构(或者说是变循环机构)机构，此件上安装的部分零件为翅片状结构。长度会在50厘米以上甚至达到80-90厘米，壁厚的最薄处不到1.2毫米，还需要有较好的动力学特性。通过同步环机构传导系统控制所有叶片的开合大小实现对发动机涵道大气流量分配来实现发动机性能热力参数的调节控制。

对叶片的要求内壁和外壁均具有极好的圆度和光滑性，其精度要求很高(10微米精度)，并能够耐高温，热变形小从而减少气流泄漏损失，提高航空发动机的效率。在万一发生共振动磨擦时，由于大口径超薄壁件设计成壁厚仅为0.25mm左右，可以起到减震的作用，所以环形大口径超薄壁件的使用能有效减少该机构的振动，保证航空发动机在恶劣工况下还能够稳定高效运行。

航空发动机环形大口径超薄壁件须采用镍基耐高温合金。

CN201610812806.X一种钛合金薄壁壳体铸坯精加工模具及其加工方法，钛合金薄壁壳体铸坯外包覆外浇筑模具，内包含内浇注模具；通过对钛合金薄壁壳体铸坯外表面经行易熔合金外浇筑，使钛合金薄壁壳体外表面增厚，切削内表面时不会造成薄壁变形，同理对钛合金薄壁壳体铸坯内表面经行易熔合金内浇筑，使钛合金薄壁壳体内表面增厚，切削外表面时不会造成薄壁变形，通过该模具及加工方法可有效提高零件的刚度和强度。

CN201410000998.5铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具和加工方法，加工刀具通过车刀杆座来连接车刀和机床刀座部位，从而增加了车刀的可切削范围，提高了车刀的自由度，尤其是在加工铝合金薄壁机匣精密台阶孔时，方便将车刀伸入薄壁机匣内部。该加工方法中，先将薄壁机匣大端朝下，小端朝上放置于夹具上，然后将薄壁机匣大端的装夹固定面上的螺钉孔与夹具装夹固定面上螺钉孔对齐，并通过螺钉将薄壁机匣装夹固定在夹具上，之后再进行台阶孔的加工，该加工方法只需要进行一次装夹即可完成整个台阶孔的加工，并且，铝合金薄壁机匣不会因为装夹外力而变形，从而保证了加工质量，提高了加工效率。

数控立车底盘是旋转轴夹头或改装成旋转平台带动工件进行回旋旋转，旋转Z轴垂直于水平面，车刀刀头能够编程进行XY的平动与上下进动控制车刀的车削，车刀本身并无旋转的功能，虽然得到广泛应用且成本价格均较低，但并不能直接用于上述薄壳构件的加工，何况翅片状结构必须要用到多轴数控铣加工中心，此时在薄板上加工是极为困难的，且加工效率不高；而在厚筒材料上利用多轴数控铣加工中心来进行加工则工时太长，对机床的编程与夹具有调整极为困难，成品率堪优：在机械切削力作用下，大部分材料因基体材料切除而会偏离向另一边。

如果仅采用3D打印成航空发动机大口径超薄壁件比较难以达到工艺上的要求，主要是由于工件的尺寸大的薄壁结构，经热处理有变形的问题，工件的圆度和精度肯定受到影响，因此3D增材时还是应当放出余量通过车削的效果最好。

随着数字建模等技术的发展，采用现代的和传统的工艺能保证加工零件的质量，而不需要价格昂贵的专用设备及工时安排，提高效率和有效节约生产制造成本是加工技术的方向。

发明内容