拉削加工在航空发动机制造的应用研究

1、拉削加工在航空发动机制造的应用研究 拉削加工在航空发动机制造的应用研究 摘 要：本文对拉削技术及拉刀进行了介绍，对拉刀种类，拉刀优点进行了详细说明，着重阐述了航空发动机涡轮盘拉刀的材料、设计及拉刀的重磨刃磨方法，指出手动重磨的缺点和数控磨床重磨的优点。 关键词：拉削技术；拉刀；拉刀重磨 中图分类号：V23 文献标识码：A 1 拉削技术简介 拉刀是一种用于大批量生产、高精度的多齿精密贵重刀具。拉刀的运动形式有直线运动或圆周运动，工件运动或拉刀运动，或者两者同时运动。在大多数情况下，拉刀工作时，工件是固定固定不动的，拉刀做直线的切削运动。拉刀运动通常是靠刀具尺寸的逐渐增加完成的。拉刀的形式一般可分

2、为内孔型拉削刀具，外表型拉削刀具及特别针对航空发动机常使用的燕尾型、棕树型榫齿拉削刀具。由于拉削加工具有准确性高、精度高、加工效率高，因而不易由其他加工方法代替，所以拉削加工虽然是一种传统的加工方式，但依然被广泛使用，特别是大量应用于航空工业之中。 零件外表加工一般可以使用铣刀或磨加工完成，内孔、内孔键槽或内孔特殊型面那么多以拉削加工完成。内孔的拉削加工广泛应用于汽车制造业，其传动局部使用拉削加工更是普遍，航空发动机轮盘就是利用拉床来加工的，是利用拉刀做等直线运动，通过固定工件，逐齿依次加工完成，进而得到较高精度及较小外表粗糙度的高效率生产加工方法。其拉床种类也可分为普通立式拉床、普通卧式拉床

3、、内径拉床、外径拉床、立式数控拉床、卧式数控拉床等。 拉刀是一种非标刀具，制造本钱较高，所以在应用大批量生产较为经济。但假设加工形状、尺寸已经标准化，那么拉刀可以系列化，如拉削标准圆孔、花键孔的拉刀均已标准化。因此，在小批量生产中，也可以得到良好的经济效益。拉刀切削速度一般较低，通常在2-6m/min，切削厚度较小，所以拉削加工的零件粗糙度较高，刀齿磨损很慢，耐用度、加工精度较高。因此，拉削加工具备以下特点：加工效率高；加工精度高；加工外表粗糙度好；加工方法简单、经济，对操作人员技能要求不高。 2 航空发动机工作原理 飞机是现代重要的交通工具之一，而飞机的动力来源是航空发动机，飞机发动机可分为

4、涡轮喷气发动机、涡轮螺桨发动机、涡轮风扇发动机。 涡轮喷气发动机以空气作为工质，进气道将所需的外界空气以最小的流动损失送到压气机；压气机通过高速旋转的叶片对空气压缩作功，提高空气的压力，空气在燃烧室内和燃油混合燃烧，将燃料化学能转变成热能，生成高温高压的燃气；燃气在涡轮内膨胀，将燃气热能转变为机械能，驱动涡轮旋转，带动压气机，燃气在喷管内继续膨胀，加速燃气，燃气以较高速度排出，产生推力。 涡轮螺桨发动机由燃气涡轮发动机和螺旋桨组成。由于涡轮轴转速远高于螺旋桨的工作转速，它们之间装有减速器。在涡轮螺桨发动机，涡轮输出功率带动螺旋桨，使其产生拉力，而从喷管喷出的燃气产生的推力对整个推进力占很小的份

5、额。螺旋桨可由压气机轴直接驱动或由自由涡轮轴驱动。 涡轮风扇发动机由风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、驱动压气机的高压涡轮、驱动风扇的低压涡轮和排气系统组成。其中高压压气机、燃烧室和高压涡轮三局部统称为核心机，由核心机排出的燃气中的可用能量，一局部传给低压涡轮用以驱动风扇，余下的局部在喷管中用于加速排出的燃气。风扇转子实际上是1级或几级叶片较长的压气机，空气流过风扇后，分成两路：一路是内涵气流，空气继续经压气机压缩，在燃烧室和燃油混合燃烧，燃气经涡轮和喷管膨胀，燃气以高速从尾喷口排出，产生推力，流经路程为经低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮，燃气从喷管排出；另一路是外涵气流

6、，风扇后空气经外涵道直接排入大气或同内涵燃气一起在喷管排出。涡轮风扇发动机组合了涡轮喷气和涡轮螺桨发动机的优点。 3 航空发动机轮盘拉刀的设计 3.1 拉刀材料的选择 拉刀的材料选取应考虑被加工材料的加工性能，拉刀材料可选用普通高速钢、高性能高速钢、硬质合金、粉末冶金等。由于硬质合金材料磨削加工困难，以现有工艺很少采用；现拉刀多采用高性能高速钢W2Mo9Cr4VCo8。 3.2 拉刀的设计 拉刀的切削角度与一般切削理论角度无差异，且切削性与刨床相近，齿与齿之间的上升量称之为齿升量。由于拉刀的制造工艺较为复杂，因此拉刀的长度不宜过长，长度一般控制在600mm以内。拉刀常用的设计方法有：渐切法、成

7、型法、综合法等。 3.3 拉刀的重新刃磨 拉刀在使用时会逐渐磨损，当拉刀磨损到一定程度刀齿会变钝，如不及时刃磨就会影响拉刀的使用寿命，影响被拉零件的加工精度，严重的会使拉刀断裂，产生质量事故，因此拉刀重新刃磨就十分必要。 拉刀的重新刃磨标准：被拉零件外表粗糙度急剧下降；拉削力急剧增加；拉刀刀齿出现刃带；拉刀出现异常振动。 对于重新刃磨的拉刀，重磨方法也十分必要，具体方法为：拉刀刃磨床不要往复磨削过快，否那么拉刀刀齿会出现烧伤、退火，会使刀齿磨损严重；拉刀前刃面要圆滑转接；拉刀校正刀齿应研磨处理；刃磨后的拉刀需要进行退磁处理。 靠手工操作刃磨的拉刀，由于齿距不等，难以精确控制拉刀的磨削量，造成齿升量时大时小，会严重影响拉刀的使用寿命，严重的会造成拉刀的崩刃、断裂。 采用数控刃磨床重磨的拉刀好处在于加工出的拉刀外表精度高，尺寸一致，可提高拉刀使用寿命50%以上。且齿根圆滑过渡，拉削加工易于排屑。 结语 拉削加工是一种非常复杂的加工方式。拉刀的设计、制造目前仍是一项高技术产业，尤其是拉刀的材料开发