1、概述

作動筒主要由筒體、活塞桿組成，在航空發(fā)動機上的主要功能是通過活塞桿在筒體內(nèi)的直線往復(fù)運動，將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，推動加力燃燒室的調(diào)節(jié)環(huán)移動。其中作動筒筒體的    加工精度對整個組件的運動靈活性和工作可靠性有著直接影響。因此如何提高作動筒筒體的加工質(zhì)量是關(guān)系到發(fā)動機工作可靠性的關(guān)鍵之一。文中針對航空發(fā)動機鈦合金作動筒筒

體(如圖1)的加工工藝進行了梳理和總結(jié)。

2、鈦合金作動筒筒體工藝分析

2.1材料分析

筒體是用TC6鈦合金材料制成，鈦合金材料由于導(dǎo)熱性、塑性較低，彈性模量小等特點，切削性能較差;鈦合金磨削時溫度高，磨削力大，砂輪黏附現(xiàn)象嚴重，因此通常工藝上對鈦 合金材料不選擇磨削的加工方法。由于鈦合金自身的切削性能特點，在加工方法的確定、刀具選擇、切削參數(shù)的選取及切削液的使用方面要考慮很多因素，給工藝路線安排和加工都帶來了一定的難度。

2.2 結(jié)構(gòu)與精度分析

如圖1 所示，此鈦合金筒體從結(jié)構(gòu)上屬于整體結(jié)構(gòu)，零件兩端的外部各有一對接嘴，大端內(nèi)孔部位壁厚較薄，屬于薄壁結(jié)構(gòu)，在加工中極易變形，影響加工精度。

2.2.1 內(nèi)孔分析。筒體內(nèi)孔是作動筒的主要工作表面之一，它的尺寸精度、形狀精度要求均比較高。但由于零件屬于薄壁件，最小壁厚2m m 左右，內(nèi)孔尺寸精度要求7 級,表面粗

糙度要求Ra0.20jjun,對基準的跳動要求為0.03m m ;且零件外部帶有接嘴(如圖1 )，這種結(jié)構(gòu)對加工時的定位裝夾提出了高的要求。

2.2 .2 密封槽的要求。筒體密封槽的尺寸和形狀精度直接影響筒體裝配后的密封性能，因此設(shè)計圖對密封槽的尺寸精度及表面粗糙度要求也較為嚴格，而且對于槽口尖邊也需要

嚴格控制，避免劃傷槽內(nèi)的密封圈，影響密封；同時對4 個密封槽底的同軸度也進行了限制，同時要求密封槽孔表面對基準的跳動為0.04等。

2.3工藝分析

2.3.1設(shè)備的選擇。筒體精度要求高，材料切削性能差，因此設(shè)備應(yīng)選擇精度高且穩(wěn)定的數(shù)控加工設(shè)備；又考慮到鈦合金筒體的結(jié)構(gòu)特點，優(yōu)先選擇復(fù)合加工設(shè)備，以確保筒體兩端 內(nèi)孔之間的位置精度，減少裝夾次數(shù)。

2.3.2加工方法的選擇。為保證筒體內(nèi)孔加工精度及表面粗糙度，結(jié)合筒體材料為鈦合金不易磨削的特點，選用珩磨的方法做為精加工工序。而珩磨之前內(nèi)孔的半精加工工序也選 擇為精密車削加工。

2.3.3刀具的選擇。結(jié)合鈦合金的材料特點，加工鈦合金零件一般選用由硬質(zhì)合金類刀具，如鎢鈷類硬質(zhì)合金、含鈷高速鋼、鋁或釩高速鋼。在選擇硬質(zhì)合金類鈦合金刀具時，不應(yīng) 選擇鎢鈦類或T i C和T iN涂層刀具；選擇高速鋼刀具時加工效率較低，容易磨損。

2.3.4切削液的選擇。加工鈦合金時，應(yīng)該選擇合適的切削液，將刀具和零件上的熱量帶走，同時帶走切屑，達到降低切削力的作用，也是提高加工效率、改善零件加工表面質(zhì)量的 重要方法之一。加工鈦合金常用的切削液包括水或堿性水溶液、水基可溶性油質(zhì)溶液及非水溶性油質(zhì)溶液。

3、筒體加工工藝

根據(jù)上述分析，經(jīng)過優(yōu)化改進，確定鈦合金筒體主要的加工工藝路線如下：

毛埋一>粗車兩端一>粗鐵外形一>鉆大端孔一>精車外圓一>粗鏜孔—精鏜孔— 粗珩磨內(nèi)孔—鉆鏜孔— 鏜槽— 車接嘴—鏜小端內(nèi)孔一>中間檢驗一>精鐵外形一>精鏜孔、槽及螺紋一>鐵螺紋及銑槽一>鉆鎖絲孔一>精珩內(nèi)孔一>去毛刺一>熒光檢查一>終檢。

3.1 內(nèi)孔的半精加工

對圖1(b )所示的大端內(nèi)孔的加工，由于筒體結(jié)構(gòu)所限，內(nèi)孔半精加工選用車削方法，加工用的夾具屬于“半瓦”式結(jié)構(gòu)，如圖2 所示，夾具與零件的配合間隙控制在0.02mm 以內(nèi)，減小零件的變形空間。

鈦合金的彈性模量小，在加工時極易產(chǎn)生較大變形、扭曲，加工精度不易保證。因此使用夾具時，要控制裝夾力，鎖緊夾具上的壓緊螺栓時要用力均勻、合適，不能過大，防止將薄壁筒體壓變形;也不能太小，防止零件裝夾不牢，加工時竄動，影響精度，或者加工時零件飛出傷人。筒體裝夾好后，加工時要分多次進刀，減小切削力，防止筒體裝夾變形及回彈變形，保證內(nèi)孔加工精度。

3.2 內(nèi)孔的珩磨

鈦合金磨削性能較差，這是由于鈦合金強度、韌性大，高溫下化學(xué)活性強，使磨削條件惡化，磨削時容易產(chǎn)生磨削微裂紋及磨削燒傷。因此內(nèi)孔的精加工選用珩磨方法。

珩磨實質(zhì)上是磨削的特殊形式，切削速度低，冷卻條件好，是低速大面積接觸的精加工。經(jīng)多方收集數(shù)據(jù)，反復(fù)試驗，確定筒體在精車內(nèi)孔后，先后安排粗珩內(nèi)孔及精珩內(nèi)孔保證 內(nèi)孔質(zhì)量(如圖3 所示)。

圖3 珩磨后的內(nèi)孔

3.3密封槽的加工

筒體上的密封槽精度要求較高，并且是4 個相同的密封槽。因此工藝安排上不僅要保證加工質(zhì)量，還要考慮加工效率。工藝路線中安排先在數(shù)控車床上粗車帶密封槽的零件小端內(nèi)外表面，然后選用復(fù)合車削中心，精鏜孔及密封槽、車小頭螺紋工序。

3.4小端螺紋的數(shù)控加工

如圖4 所示，按設(shè)計要求，筒體小端螺紋的精度為6級，且對基準跳動為0.1mm 。綜合考慮螺紋精度及加工效率，選擇車螺紋的方法，在復(fù)合車削中心設(shè)備上，精加工小端內(nèi)孔及密封槽工序，同時車削小端螺紋，加工后螺紋精度高、質(zhì)量穩(wěn)定，效率高。

4、結(jié)束語

針對筒體內(nèi)孔尺寸精度及形狀精度要求高，而鈦合金磨削性能差的特點，縮小內(nèi)孔車削夾具的配合間隙;同時將珩磨內(nèi)孔分為粗精珩，并將切削用量固化，提高內(nèi)孔加工精度。

充分利用數(shù)控設(shè)備及加工中心的復(fù)合加工功能，將內(nèi)孔、密封槽、螺紋等特征合并加工，提高加工精度、質(zhì)量穩(wěn)定性，同時提高了加工效率。

為保證筒體內(nèi)孔的高效加工，在精加工工序前增加鉆孔工序和鏜槽工序，先去除內(nèi)孔大部分余量，減小精加工的余量，提尚加工效率。

參考文獻：

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