復(fù)合加工是機(jī)械加工領(lǐng)域目前國(guó)際上最流行的加工工藝之一，可以把幾種不同的加工工藝，在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)。復(fù)合加工應(yīng)用最廣泛，難度最大的就是車銑復(fù)合加工，相當(dāng)于一臺(tái)數(shù)控車床和一臺(tái)加工中心的復(fù)合。

“復(fù)合”的目的就是讓一臺(tái)機(jī)床具有多功能性，可一次裝夾完成多任務(wù)，提高加工效率和加工精度。

發(fā)動(dòng)機(jī)類零件復(fù)合加工應(yīng)用分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件的整體化、結(jié)構(gòu)化、輕量化是大推比發(fā)動(dòng)機(jī)的重要設(shè)計(jì)特性之一。整體結(jié)構(gòu)件具有減重、減級(jí)、增效并提高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，符合航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件易維護(hù)、高可靠性和長(zhǎng)壽命的服役需求。

葉片、葉盤等典型零件

例如將壓氣機(jī)盤和軸頸設(shè)計(jì)為一體的壓氣機(jī)盤，將轉(zhuǎn)子葉片和壓氣機(jī)盤設(shè)計(jì)為一體的整體葉盤等。整體結(jié)構(gòu)零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，和原單體零件相比裝夾定位效果明顯削弱，使得零件剛性減弱，加工中容易產(chǎn)生振顫。因而加工中零件個(gè)別部位容易產(chǎn)生變形，幾何尺寸和表面質(zhì)量受到一定程度影響。

單體葉片加工時(shí)可以?shī)A緊葉片的軸頸部位，同時(shí)用頂尖頂住葉冠，一個(gè)方向夾緊，一個(gè)方向支撐。整體葉盤銑削葉片時(shí)只能以?shī)A緊輪轂的前后緣板，葉冠無(wú)支撐，葉片在懸臂狀態(tài)下加工，工藝性明顯劣于單體葉片。因此整體結(jié)構(gòu)零件基本上融合了原來(lái)兩個(gè)單體零件，盤和葉片的加工難度。

整體葉盤和機(jī)匣類零件是公認(rèn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中難度最大的零件之一。其工藝流程復(fù)雜既包含常見的機(jī)械加工車、銑、鉆、鏜、絞、磨，又包括了特種加工如噴涂、噴丸、熱處理等，工藝流程長(zhǎng)達(dá)幾十或數(shù)百道工序，如圖所示。

整體葉盤類零件可以應(yīng)用銑車復(fù)合加工中心，葉身型面銑削加工，輪盤表面的精車加工，以及進(jìn)、排氣兩端的精密連接孔加工可以同時(shí)集中在一臺(tái)機(jī)床上加工。同理，機(jī)匣類零件也可以將機(jī)匣外型面銑削和內(nèi)型腔的車削以及前后端面精密連接孔鉆、鏜加工，同時(shí)在銑車復(fù)合加工中心上集中完成。加工結(jié)束后，可以應(yīng)用機(jī)床上配備的在線測(cè)量功能，檢查加工結(jié)果，形成加工、測(cè)量一體化。這類機(jī)床應(yīng)該具備立式、臥式轉(zhuǎn)換功能，其中銑削以臥式加工為主，車削則以立式加工為主。

由若干級(jí)壓氣機(jī)盤裝配而成的轉(zhuǎn)子，可以在配備了動(dòng)力磨削頭的車加工中心上，精修圓周徑向基準(zhǔn)后，在車削裝夾定位基礎(chǔ)之上，立即磨削各級(jí)葉片葉冠端面，是應(yīng)用復(fù)合加工的又一實(shí)例。

車削工藝為主，銑削工藝為輔

車銑復(fù)合加工中心適合加工以車削工藝為主，銑削工藝為輔的零件。五軸車銑復(fù)合加工中心的B 軸擺頭車削技術(shù)，對(duì)于加工航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件中一些形狀復(fù)雜的半封閉型腔凸顯出相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，是近年來(lái)發(fā)展較快的新技術(shù)。一些機(jī)床廠家已經(jīng)將該項(xiàng)功能作為出售機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)配置之一。

B軸擺頭車削特別適合加工壓氣機(jī)盤、軸頸一體結(jié)構(gòu)盤類零件和進(jìn)、氣排邊雙側(cè)帶篦齒環(huán)的整體葉盤類零件。這類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：輻板長(zhǎng)、型腔狹小、盤心孔部位刀具入口處狹窄、內(nèi)腔底部變寬，輻板與盤心孔的高度差較大。加工難點(diǎn)在于薄壁結(jié)構(gòu)加工中容易受切削力影響產(chǎn)生變形，且封閉腔切削中刀具和內(nèi)腔型面容易產(chǎn)生碰撞、干涉。特別是干涉的處理，成為能否加工出完整、準(zhǔn)確型腔的重要前提。通常要請(qǐng)刀具制造工程師設(shè)計(jì)特殊形狀的非標(biāo)刀具，致使刀具成本幾乎增加一倍，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的負(fù)擔(dān)。

封閉內(nèi)型腔結(jié)構(gòu)在常規(guī)車加工中心上加工，需要3把非標(biāo)刀具才能將型面全部加工完成，其運(yùn)動(dòng)方向和切削區(qū)域如圖所示。應(yīng)用了車銑復(fù)合加工中心B軸擺頭車功能后，型腔用如圖所示的2把刀具加工就可以完全覆蓋整個(gè)區(qū)域。

當(dāng)引入B 軸車削加工技術(shù)時(shí)，利用B 軸在車削中可以擺頭的功能，使銑削主軸頭帶動(dòng)刀具同步擺動(dòng)，使得車刀桿軸線隨著加工部位的變化逐漸地調(diào)整其與型腔之間的角度，最大限度利用型腔的有限空間，拓展了每一把刀的運(yùn)動(dòng)方位，彌補(bǔ)了常規(guī)車削中刀桿固定不動(dòng)的不足，減少了不同刀具換刀加工所產(chǎn)生的接刀痕，改善了表面質(zhì)量，這一點(diǎn)在發(fā)動(dòng)機(jī)零件的加工中尤為重要。

從某種意義上說(shuō)，數(shù)控車床的誕生使得車削非線性曲面變得輕而易舉，而B 軸擺頭車削技術(shù)的誕生使得復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的車削工藝能力得到極大的提升。

以能量復(fù)合為基礎(chǔ)的復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)用了多種形式的能量綜合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)材料的去除，提高了難加工材料、難加工結(jié)構(gòu)的加工效率和加工質(zhì)量。

復(fù)合加工工藝要點(diǎn)總結(jié)

一、防止加工中出現(xiàn)干涉

由于車銑復(fù)合加工中心增加了銑削加工時(shí)的主軸刀具回轉(zhuǎn)功能，使其不同于原來(lái)車床的滑枕加刀夾結(jié)構(gòu)，顯得較為龐大。在加工零件時(shí)，必須要考慮是否會(huì)與零件、夾具、機(jī)床工作臺(tái)（或轉(zhuǎn)盤）產(chǎn)生干涉與碰撞。解決的方法是，應(yīng)用幾何虛擬仿真技術(shù)，虛擬仿真軟件環(huán)境建立零件、夾具、機(jī)床工作臺(tái)（或轉(zhuǎn)盤）和機(jī)床銑削主軸準(zhǔn)確的三維數(shù)據(jù)模型，運(yùn)行數(shù)控加工程序，檢查刀具軌跡是否過(guò)切，判斷銑削主軸是否與零件、夾具以及工作臺(tái)干涉，并根據(jù)干涉具體情況采取有效措施予以調(diào)整，通過(guò)加長(zhǎng)刀具刀桿的長(zhǎng)度，加高夾具的高度，使銑削主軸有足夠的運(yùn)動(dòng)行程空間。

二、工藝路線編排合理

車銑復(fù)合或銑車復(fù)合工序盡量安排在零件的精加工階段，也即零件的最終成形加工階段。粗加工或半精加工工序安排在常規(guī)設(shè)備上進(jìn)行。這樣既可以規(guī)避高端設(shè)備資源緊張的情況，又最大化的將車、銑、鉆、鏜等多個(gè)工藝集中，一次性加工完成工件大部分加工，提高零件的加工精度。

最后，還需要明確的一個(gè)問(wèn)題是，車銑復(fù)合機(jī)和加工中心的區(qū)別：

一、車銑復(fù)合加工中心是帶B軸聯(lián)動(dòng)、C軸聯(lián)動(dòng)的可以做車削加工和銑削加工的機(jī)床，可以說(shuō)在車銑復(fù)合機(jī)床上面可以完成一個(gè)零件的全部或者大部分加工，所以又稱為小型生產(chǎn)線。它不僅能夠提高產(chǎn)品的精度和加工產(chǎn)品的效率，而且對(duì)企業(yè)而言大大節(jié)約了機(jī)床的占地面積，過(guò)去需要在幾臺(tái)機(jī)床上完成一個(gè)零件的加工，只需要一天就可以完成所有的加工。這類機(jī)床也可以分為立式銑車復(fù)合和臥式車銑復(fù)合機(jī)床，在歐洲和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家這類機(jī)床已經(jīng)是非常普遍了，中國(guó)剛開始起步，而且發(fā)展很慢，主要是國(guó)人對(duì)這類機(jī)床還是像對(duì)待以前的機(jī)床一樣去做加工，這樣大大地浪費(fèi)了車銑復(fù)合機(jī)床。

二、對(duì)于五軸加工中心而言，只能做銑削加工而不能做車加工。所以在加工的時(shí)候也有很多局限，車銑復(fù)合能夠覆蓋五軸加工中心的加工，但是五軸卻不能夠做車銑復(fù)合的加工。
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