【摘 要】本文以提高某新型发动机机静子叶片的数控加工效率作为研究目的，阐述了新工艺的技术参数，对新工艺进行实验实现了最大限度的缩短静子叶片的单件数控加工时间，达到了提升叶片厂静子叶片的制造能力。
【关键词】叶片;切削刀具;数控加工;切削参数优化;数控加工时间
0.引言
某型发动机是我国自行研制的具有自主知识产权的第三代发动机，代表着我国当前航空工业发展水平，是关系到国防安全的重要产品。静子叶片是该型发动机的重要部件之一。随着国家对国防投入的增加，飞机制造企业对该型发动机的需求逐年增加，静子叶片的生产量也是逐年增大，为了满足国防需要，我们需要在现有的基础上通过改进工艺以提高其生产制造能力。
1.研究目标
1.1设计要求
叶片形状和尺寸包括截面及型面坐标点要求按设计所提供文件。
A：叶身轮廓度相对理论轮廓允许增厚0.05mm至0.15mm。
B：安装板与叶身型面的位置度及空间角度满足设计要求，叶型沿Y向允许偏移±0.05mm，绕Z轴允许扭转±10"。
C：缘板余量0.05mm至0.1mm。
1.2 零件类型
某级静子叶片是一种长宽比较大、叶型较薄、易变形的叶片。叶片总长119m， 叶片弦长21.13mm至23.22mm，叶身扭角-2.33°至2.12°，叶身最大厚度1.53mm至2.67mm，叶片进气边R0.18mm至R0.29mm，叶片排气边R0.06mm至R0.17mm。
1.3预期达到的技术、经济、质量指标
在保证静子叶片尺寸公差和形位公差合格的情况校将叶身加工时间由每件55分钟减小到每件35分钟。
1.4叶片材料的切削特点
叶片材料中硬度钛合金，钛合金材料有如下切削特点：
（1）变形系数小。这是钛合金切削加工的显著特点，变形系数小于或等于1，切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大，加速刀具磨损。
（2）切削温度高。由于钛合金的导热系数很小，切削时产生的热量不易传出，切削温度很高。
（3）单位面积上的切削力大。主切削力币切钢时约小20%，由于切屑与前刀面的接触长度极短，单位面积上的切削力大大增加，容易造成刀具崩刃。同时由于钛合金的弹性模量小，加工时在径向力的作用下容易产生弯曲变形，引起振动，加大刀具磨损并影响零件的精度。因此，要求工艺系统有足够的刚性。
（4）冷硬现象严重：由于钛合金的化学活性大，在高的切削温度下，很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同时切削过程中的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且能加剧刀具磨损。
2.试验
2.1材料
叶片毛料为模锻件，叶身余量为0.5mm，材料为中硬度钛合金。
2.2设备
采用瑞士斯达拉格公式型号为SX-051的卧式加工中心，进行加工。主要参数为，主轴转数15000r/min，A轴旋转速度1200r/min，定位精度0.0015mm，刀库60把，重复定位精度0.01mm。该设备采用数控伺服驱动系统，精度高、性能稳定、加工范围广，适用于叶片型面加工。
2.3 工艺方案
2.3.1装夹方式
对某级静子叶片的加工工艺进行优化设计，装夹方式采用小扁角向定位，抱紧大轴径，再使用顶针压紧小轴颈顶针孔的方式。
这种装夹方式装夹手法简单，零件装夹刚性足够，能满足一次切削0.6mm余量的要求，为提高叶片的数控加工效率奠定了良好的基础，该夹具通用与某级静子叶片装夹。
２.3.2数控加工方案
原程序分粗、精加工进行铣削叶身，且精加工时步距较密，现改为叶身一次铣削加工完成。改变后的数控加工为：1号程序名为roughing LE，选用T10刀，余量为0.6mm，进给为800mm/min，主轴转数为3800r/min。2号程序名为roughing TE，选用T10刀，余量为0.6mm，进给为800mm/min，主轴转数为3800r/min。3号程序名为Hub Platform Rou，选用T8刀，余量为0.4mm，进给为900mm/min，步距为1.76mm，主轴转数为3900r/min。4号程序名为Hub PlatformFin，选用T5刀，余量为0.2mm，进给为900mm/min，步距为0.3mm，主轴转数为3900r/min。5号程序名为Fin.in.hub side，选用T5刀，余量为0.15mm，进给为1100mm/min，步距为0.5mm，主轴转数为6300r/min。6号程序名为FINISHING AIRFOIL，选用T10刀，余量为0.1mm，进给为1300mm/min，步距为1.5mm，主轴转数为3800r/min。7号程序名为Shd Platform Rou选用T8刀，余量为0.45mm，进给为900mm/min，步距为1.0mm，主轴转数为3900r/min。8号程序名为Shroud Platform Fin，选用T7刀，余量为0.45mm，进给为900mm/min，步距为1.0mm，主轴转数为4500r/min。9号程序名为Fin.shroud side，选用T7刀，余量为0.15mm，进给为1300mm/min，步距为0.6mm，主轴转数为5400r/min。
２.4实验结果
叶片的五坐标数控加工时间由每件55分钟减少到了25分钟。
３．结果讨论与分析
原程序分粗、精加工进行铣削叶身，主要是由于原毛料叶身单面余量1.5mm以上，新工艺对毛料余量进行了调整，单面余量调整到了0.5mm～1mm范围，这种情况下叶身可以实现一次切削到0.1mm以下，且由于一次完成叶身加工，刀具的损耗也大幅降低。改进工艺前每把铣刀加工5件，现在每把铣削叶身的刀具可以加工7件。
4.结论
某级静子叶片这种小型叶片，叶身余量精锻到1mm以下后，使用硬质合金刀具可以一次完成叶片的精加工，从而避免粗加工，同时使用硬质合金刀具对加工参数进行调整，可以大幅度节省零件的加工时间。
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