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摘要：航空发动机结构繁杂，零件数量和制造方向技术较难，且一般零件的结构稳定性较差，易被外界受力因素干扰。故如何精进零件加工技术仍旧是航空制造技术类行业发展进程中的重要部分。下文以数控加工技术为要点，针对航空发动机中叶片叶轮等主要零件进行加工技术的深入探究，望能以简单的结构、工艺、装备等内容的分析，为加工行业或技术向研究人员提供一些浅显的理论思路。
关键词：航空发动机；零部件加工；数控加工
引言：
航空发动机在飞机整体结构中处于核心部位，是飞机动力装置的重要组成部分。航空发动机的技术含量能够极大程度的决定飞机飞行质量和安全性，国家或核心企业对航空发动机技术的掌握，不仅能代表国家和企业的技术价值，其更是国家的隐性财产，是国家在航空、军事领域的技术型中坚力量。航空发动机技术构造极为繁杂，而以现今国内加工技术种类而言，数控加工技术是能满足航空发动机技术需求的重要技术种类。因此，对航空发动机典型零部件数控加工技术尽心研究具备实际价值。
一、零件加工特性
一般来讲，航空发动机的构件结构都较为稳定，基本可由叶片叶轮、机匣和轴类零件构成。而在技术发展需求的指引下，航空发动机需要增强推重比以提升动力指数，故许多企业都选择在现有技术基础上添加新材料，使得发动机内部结构越发繁复不易掌握，这便对相关加工技术提出了关于零件参数精确度的关联要求。①通体构造观感复杂，材料比较偏向薄壁结构；②所选材料针对轻便、高强、耐温耐腐蚀，因此相对加工难度极大；③毛坯制造采用整体加工模式，现有技术无法做到减少成本支出；④材料和加工技术的创新都需要投入大量的资金和技术成本，而采用新材料原本是为了提升效率减少支出，因此现零件加工陷入矛盾状态。
二、典型零件加工
1、叶片加工
航空发动机叶片多采用钛合金、高温合金等材料，材料切削性能差，尺寸精度要求严格，表面质量要求高。叶片的加工部位主要包括叶身型面加工、叶片榫头和榫齿加工、阻尼台加工、安装板及叶冠加工。叶片加工的复杂性在于叶身部分由复杂曲面组成，曲面按成形原理可分为直纹面和非直纹面，直纹面分为可展和不可展。对于可展直纹面，可以采用常规机械加工技术加工。对于不可展直纹面和自由曲面，则必须采用多轴数控机床加工。叶片的型面一般为大余量锻造，经数控加工后抛光而成。切削加工主要以锻造毛坯为基础，经过粗、半精、精加工等加工工序，以铣削方式将毛坯加工至最终尺寸。根据刀具与叶片的接触方式，叶片加工可以采用点铣法和侧铣法。点铣法能较精确加工叶片的设计型面.而且走刀方向与流线方向基本一致，有利于保护叶片的气动性能，适用于自由曲面的叶片加工。现在国内应用较多的是分片侧铣法，把叶片按加工特征和工艺要求分成若干片，用侧铣的方法加工。首先用刀具侧刃加32最外边的一片，然后不断地进退刀，加工相邻的分片。理论上分片越多，叶片与刀具的接触线越短，加工精度就越高，但频繁的进退刀和更换装夹方式又限制了加工效。
2、整体叶轮加工
整体叶轮有开式和闭式两种结构。其中，开式整体叶轮一次装夹可以完成所有数控铣削加工。而对于闭式整体叶轮而言，由于轮箍的存在，一般采用两次装夹、分区域铣削的加工方式。整体叶轮主要采用车削和铣削加工.特别是采用数控点铣和侧铣来加工叶片、轮毂及叶根圆角等曲面。整体叶轮也分为粗、半精和精加3-3个阶段。粗加工多选择平底立铣刀或带有圆角的铣刀，刀具有效切削面积大，切除材料效率高。精加工多采用球头铣刀或高刚性的锥柄球头铣刀。刀具尺寸根据叶轮几何尺寸进行选择：粗加工尽量选择大直径刀具，以提高材料去除效率；精加工刀具球头半径则与曲面曲率半径有关。
开式整体叶轮数控加工工艺为：①在毛坯上车削加工回转体的基本形状；②外型整体粗加工；③流道粗加工；④叶片精加工；⑤对底部倒圆进行清根。叶轮加工的关键在于数控编程，应保证刀路轨迹无干涉，优化切削轨迹，提高切削效率。
3、机匣加工
环形机匣存在拆卸较困难的缺点，对开环形机匣易拆卸，便于维护，但存在椭圆度大的问题。通常机匣采用不锈钢、钛合金、高温合金、铝合金和复合材料制造。机匣属于环形薄壁零件，结构复杂，材料难加工，容易变形。整体锻件毛坯环形机匣主要加工部位和加工方法如下：①外型面通常采用四、五坐标加工中心进行铣加工；②内腔T形槽和前后安装边采用数控立车加工；③前后安装边孔和外型面安装座、探视孔采用数控钻镗床或四、五坐标加工中心进行铣加工；④对开机匣水平安装边螺栓连接孔采用四坐标卧式精密镗床加工。
车削机匣后再安排前后安装边及径向安装座孔的加工会造成零件二次装夹找正的困难，影响精密定位孔加工的位置度。很难保证加工质量。采用铣车复合加工，在一台铣车加工中心上一次装夹完成机匣的内表面车加工、外表面铣加工及零件表面上孔加工.可有效地避免由二次装夹找正产生的误差，缩短工艺路线，提高加工效率，保证加工质量。
4、盘轴类零件加工
航空发动机盘类零件包括高低压涡轮盘、高低压压气机盘。盘类零件结构一般由轮缘、腹板、轮毂、封严篦齿等组成，在轮缘上有安装叶片的榫槽。腹板上有起平衡作用的小孔。航空發动机盘类零件机械加工包括车加工、钻镗、拉削和磨削等，主要加工部位包括内外圆、前后端面、腹板、篦齿和榫槽等。
轴类件主要指风扇轴、压气机轴、涡轮轴等，是航空发动机转子的重要组成部分，对航空发动机的可靠性起着至关重要的作用。轴类零件通常采用高性能的耐热合金材料。航空发动机轴类件工作时以每分钟上万转的高速旋转，负荷状态复杂，工作时要求平稳、振动小，抗疲劳强度要求高，因此轴配合尺寸精度、形位公差、表面质量和表面完整性也要求高。轴类件加工包括内外表面车削、磨削和深孔镗加工。
结语：
航空发动机技术正在时代进程中不断革新其现有技术水平和种类，因此不难推测，短期内发动机构造零件的技术精度要求会更加复杂和严格，因此航空相关制造企业必须要加快科技研究的进程，尽快找出解决航空零件加工矛盾现状的技术方向。不但要精进现有技术能度和精度，也要持续革新技术，带着现代化发展眼光研究高档数控机床，用减少加工成本支出的方式实现航空制造行业的高效发展。
参考文献：
[1]叶红雨.航空发动机对开机匣数控加工技术应用研究[D].大连理工大学，2008.
[2]程耀楠，安硕，张悦，等.航空发动机复杂曲面零件数控加工刀具轨迹规划研究分析[J].哈尔滨理工大学学报，2013，18（5）：30-36.
关键词：航空发动机；零部件加工；数控加工
引言：
航空发动机在飞机整体结构中处于核心部位，是飞机动力装置的重要组成部分。航空发动机的技术含量能够极大程度的决定飞机飞行质量和安全性，国家或核心企业对航空发动机技术的掌握，不仅能代表国家和企业的技术价值，其更是国家的隐性财产，是国家在航空、军事领域的技术型中坚力量。航空发动机技术构造极为繁杂，而以现今国内加工技术种类而言，数控加工技术是能满足航空发动机技术需求的重要技术种类。因此，对航空发动机典型零部件数控加工技术尽心研究具备实际价值。
一、零件加工特性
一般来讲，航空发动机的构件结构都较为稳定，基本可由叶片叶轮、机匣和轴类零件构成。而在技术发展需求的指引下，航空发动机需要增强推重比以提升动力指数，故许多企业都选择在现有技术基础上添加新材料，使得发动机内部结构越发繁复不易掌握，这便对相关加工技术提出了关于零件参数精确度的关联要求。①通体构造观感复杂，材料比较偏向薄壁结构；②所选材料针对轻便、高强、耐温耐腐蚀，因此相对加工难度极大；③毛坯制造采用整体加工模式，现有技术无法做到减少成本支出；④材料和加工技术的创新都需要投入大量的资金和技术成本，而采用新材料原本是为了提升效率减少支出，因此现零件加工陷入矛盾状态。
二、典型零件加工
1、叶片加工
航空发动机叶片多采用钛合金、高温合金等材料，材料切削性能差，尺寸精度要求严格，表面质量要求高。叶片的加工部位主要包括叶身型面加工、叶片榫头和榫齿加工、阻尼台加工、安装板及叶冠加工。叶片加工的复杂性在于叶身部分由复杂曲面组成，曲面按成形原理可分为直纹面和非直纹面，直纹面分为可展和不可展。对于可展直纹面，可以采用常规机械加工技术加工。对于不可展直纹面和自由曲面，则必须采用多轴数控机床加工。叶片的型面一般为大余量锻造，经数控加工后抛光而成。切削加工主要以锻造毛坯为基础，经过粗、半精、精加工等加工工序，以铣削方式将毛坯加工至最终尺寸。根据刀具与叶片的接触方式，叶片加工可以采用点铣法和侧铣法。点铣法能较精确加工叶片的设计型面.而且走刀方向与流线方向基本一致，有利于保护叶片的气动性能，适用于自由曲面的叶片加工。现在国内应用较多的是分片侧铣法，把叶片按加工特征和工艺要求分成若干片，用侧铣的方法加工。首先用刀具侧刃加32最外边的一片，然后不断地进退刀，加工相邻的分片。理论上分片越多，叶片与刀具的接触线越短，加工精度就越高，但频繁的进退刀和更换装夹方式又限制了加工效。
2、整体叶轮加工
整体叶轮有开式和闭式两种结构。其中，开式整体叶轮一次装夹可以完成所有数控铣削加工。而对于闭式整体叶轮而言，由于轮箍的存在，一般采用两次装夹、分区域铣削的加工方式。整体叶轮主要采用车削和铣削加工.特别是采用数控点铣和侧铣来加工叶片、轮毂及叶根圆角等曲面。整体叶轮也分为粗、半精和精加3-3个阶段。粗加工多选择平底立铣刀或带有圆角的铣刀，刀具有效切削面积大，切除材料效率高。精加工多采用球头铣刀或高刚性的锥柄球头铣刀。刀具尺寸根据叶轮几何尺寸进行选择：粗加工尽量选择大直径刀具，以提高材料去除效率；精加工刀具球头半径则与曲面曲率半径有关。
开式整体叶轮数控加工工艺为：①在毛坯上车削加工回转体的基本形状；②外型整体粗加工；③流道粗加工；④叶片精加工；⑤对底部倒圆进行清根。叶轮加工的关键在于数控编程，应保证刀路轨迹无干涉，优化切削轨迹，提高切削效率。
3、机匣加工
环形机匣存在拆卸较困难的缺点，对开环形机匣易拆卸，便于维护，但存在椭圆度大的问题。通常机匣采用不锈钢、钛合金、高温合金、铝合金和复合材料制造。机匣属于环形薄壁零件，结构复杂，材料难加工，容易变形。整体锻件毛坯环形机匣主要加工部位和加工方法如下：①外型面通常采用四、五坐标加工中心进行铣加工；②内腔T形槽和前后安装边采用数控立车加工；③前后安装边孔和外型面安装座、探视孔采用数控钻镗床或四、五坐标加工中心进行铣加工；④对开机匣水平安装边螺栓连接孔采用四坐标卧式精密镗床加工。
车削机匣后再安排前后安装边及径向安装座孔的加工会造成零件二次装夹找正的困难，影响精密定位孔加工的位置度。很难保证加工质量。采用铣车复合加工，在一台铣车加工中心上一次装夹完成机匣的内表面车加工、外表面铣加工及零件表面上孔加工.可有效地避免由二次装夹找正产生的误差，缩短工艺路线，提高加工效率，保证加工质量。
4、盘轴类零件加工
航空发动机盘类零件包括高低压涡轮盘、高低压压气机盘。盘类零件结构一般由轮缘、腹板、轮毂、封严篦齿等组成，在轮缘上有安装叶片的榫槽。腹板上有起平衡作用的小孔。航空發动机盘类零件机械加工包括车加工、钻镗、拉削和磨削等，主要加工部位包括内外圆、前后端面、腹板、篦齿和榫槽等。
轴类件主要指风扇轴、压气机轴、涡轮轴等，是航空发动机转子的重要组成部分，对航空发动机的可靠性起着至关重要的作用。轴类零件通常采用高性能的耐热合金材料。航空发动机轴类件工作时以每分钟上万转的高速旋转，负荷状态复杂，工作时要求平稳、振动小，抗疲劳强度要求高，因此轴配合尺寸精度、形位公差、表面质量和表面完整性也要求高。轴类件加工包括内外表面车削、磨削和深孔镗加工。
结语：
航空发动机技术正在时代进程中不断革新其现有技术水平和种类，因此不难推测，短期内发动机构造零件的技术精度要求会更加复杂和严格，因此航空相关制造企业必须要加快科技研究的进程，尽快找出解决航空零件加工矛盾现状的技术方向。不但要精进现有技术能度和精度，也要持续革新技术，带着现代化发展眼光研究高档数控机床，用减少加工成本支出的方式实现航空制造行业的高效发展。
参考文献：
[1]叶红雨.航空发动机对开机匣数控加工技术应用研究[D].大连理工大学，2008.
[2]程耀楠，安硕，张悦，等.航空发动机复杂曲面零件数控加工刀具轨迹规划研究分析[J].哈尔滨理工大学学报，2013，18（5）：30-36.