多轴联动数控精密电解加工技术完全取代了高速铣削及五轴电火花加工工艺来进行整体叶盘的加工,非传统切削加工的优势非常明显。

整体叶盘是先进航空发动机设计中一种典型的整体结构部件,它将叶片和叶盘做成一体,省去常规叶盘连接的榫头、榫槽和锁紧装置,避免了榫头气流损失、减少了结构重量和零件数量,大幅提高了发动机的工作效率、推重比和可靠性。风扇、高压压气机转子甚至低压涡轮转子等,更多的采用整体结构已经成为先进航空发动机的发展趋势。

在设计中,除了采用整体结构外,在材料上更多地采用先进复合材料、钛合金和镍基高温合金。对应于难加工材料与复杂结构,现有的制造技术往往滞后,所以优质、高效、低成本与具有快速响应能力的加工方法是各国航空制造企业不断追求的目标,也是实现设计目标的保障。

整体叶盘叶型复杂、精度要求高、叶型薄、受力后变形大,其制造技术成为许多发达国家研究的重点。整体叶盘加工工艺主要包括:高效整体铣削和多轴联动数控精密电解。

与数控铣削方法相比,整体叶盘电解加工效率高、电极(刀具)无损耗、加工薄型结构无残余应力和变形,在批量生产中电解加工优质、高效优势更加突出。精密电解加工工艺(PECM)是源自于普通电解加工(ECM),在加工阴极与被加工工件之间的加工间隙较后者小很多倍,也因此可以达到良好的从阴极到工件复印效果。

电解工艺本身与传统的数控铣削工艺相比,即使加工镍基合金等超硬材料的整体叶盘也不会产生任何阴极消耗。与高效整体铣削的计算复杂,整体加工成本高相比,埃马克多轴联动数控精密电解加工技术加工效率比机械加工提高数倍,但成本确可以降低几个数量级。

高效精密电解加工是实现高温合金整体叶盘加工的重要途径,高温合金整体叶盘的精密振动电解加工,已成为各主要航空发动机公司极力研究与应用的重要技术,是实现高温合金整体叶盘加工可行性最大而且有国外成功范例的有效工艺方法。

现在,中国部分先进飞机在高推重比发动机设计中,已开始将难加工的镍基高温合金材料应用于压气机整体叶盘。高温合金整体叶盘的特殊性在于材料的机械加工性能很差,加工变形与刀具的严重消耗导致其在加工效率和加工成本上大受影响。现代制造技术既要考虑发动机研制阶段的单件制造,更要考虑批量生产中的效率与技术经济性的需要。多轴联动数控精密电解加工技术可有效解决我国高性能发动机中高温合金整体叶盘的高效率加工难题,多轴联动高频窄脉冲精密电解加工中心可以最终达到叶片型面轮廓精度≤0.06mm,一般高温合金材料表面光洁度Ra≤0.2μm。

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