航空發(fā)動機(jī)是由多種類型零部件組成,可以在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和不斷變換工作狀態(tài)的惡劣環(huán)境中工作的高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械,追求更輕量化、更大推力、更高可靠性、更長壽命、更低油耗、更低成本是提升航空發(fā)動機(jī)性能的永恒主題,這也促使發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)越來越集成、設(shè)計越來越復(fù)雜。 現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)設(shè)計采用了許多新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)來滿足苛刻的性能要求,高溫和承力結(jié)構(gòu)件多采用整體結(jié)構(gòu),零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度高,表面粗糙度及表面質(zhì)量要求高,其先進(jìn)制造技術(shù)對相應(yīng)的加工機(jī)床與裝備需求十分迫切。
目前航空發(fā)動機(jī)制造工藝過程中應(yīng)用較為廣泛的復(fù)合加工技術(shù)有以下2種: (1)基于工序集中原則,以多種機(jī)械加工工藝為主的復(fù)合加工技術(shù)。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(fù)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(fā)動機(jī)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(yán)重使其成為典型的難加工材料。 高溫合金家族共有的特點(diǎn):導(dǎo)熱性差、彈性模量小、化學(xué)活性高和摩擦系數(shù)大,還具有其他高溫合金不具備的高強(qiáng)度、高韌性和高硬度的特點(diǎn)使得其歸屬于難加工材料行列。在車削過程中主要表現(xiàn)在切屑與前刀面接觸面積小,刀尖應(yīng)力集中,切削溫度高,切屑不易折斷并且鋸齒化嚴(yán)重,刀具磨損嚴(yán)重,導(dǎo)致加工效率很低,工件加工表面質(zhì)量較差。