新一代航空發動機總共有3 萬多個零件,涉及230 多種不同標準的材料,與加工制造相關的特點具體如下: (1)零件加工精度高 發動機零件要保證在高溫、高速、惡劣環境下可靠工作,需要零件具有良好的配合質量和互換性,一方面對零件的加工精度要求極高,很多零件的精度要求都在微米/ 次微米級,非配合表面粗糙度要在Ra1.6 以下,配合表面粗糙度在Ra0.8 以下;另一方面,對設備的加工精度及精度保持性要求很高,還要配套相應的精密檢測設備,甚至需要多軸多功能復合加工與檢測一體的設備來完成。 (2)多種冷卻小孔 航空發動機渦輪葉片、燃燒室、火焰筒等零組件的冷卻小孔每臺份多達數十萬個,而且是異形精密群孔,尺寸在?0.1-0.3mm ,孔的位置呈空間多向分布,其外壁還有涂層。孔的形位精度和孔壁表面質量要求高,常規的鉆孔、沖孔方法難以滿足要求,需要激光、電子束、電火花等特種加工技術和裝備。 (3)零件表面特種工藝要求多 為了提高發動機零件的耐磨、防腐蝕、抗疲勞性能,需要采用表面強化、噴涂、噴丸、滲鍍等表面處理技術與裝備。渦輪導向葉片、燃燒室采用的陶瓷熱障涂層,尤其是渦輪葉片表面高溫防腐蝕涂層,其
目前航空發動機制造工藝過程中應用較為廣泛的復合加工技術有以下2種: (1)基于工序集中原則,以多種機械加工工藝為主的復合加工技術。例如:車削、銑削、磨削、鉆削、鏜削和絞削等工藝,其中的部分工藝可以一次性裝夾完成。 (2)特種加工方法與切削、磨削組合,去除材料工藝方式的復合。例如:激光、電火花和超聲波等特種加工方法與切削、磨削的組合。
航空發動機的渦輪盤、整體葉盤、渦輪葉片等零件的材料大多為鈦合金和鎳基高溫合金,如圖所示,由于大多是薄壁件,因此對其制造精度要求極高,對其加工刀具要求亦很高。高溫合金加工時由于其切削力大、加工硬化傾向大、切削溫度高、刀具磨損嚴重使其成為典型的難加工材料。 高溫合金家族共有的特點:導熱性差、彈性模量小、化學活性高和摩擦系數大,還具有其他高溫合金不具備的高強度、高韌性和高硬度的特點使得其歸屬于難加工材料行列。在車削過程中主要表現在切屑與前刀面接觸面積小,刀尖應力集中,切削溫度高,切屑不易折斷并且鋸齒化嚴重,刀具磨損嚴重,導致加工效率很低,工件加工表面質量較差。