導(dǎo)語(yǔ)：燃?xì)鉁u輪軸承座電極制造技術(shù)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：本文介紹了一種燃?xì)?/a>渦輪軸承座電極的制造工藝，通過對(duì)其結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵尺寸的深入分析與研究，從電極的焊接控制、矩形槽的加工、內(nèi)外圓的磨削、電極的檢測(cè)及電極的存儲(chǔ)控制五個(gè)方面詳細(xì)闡述了燃?xì)鉁u輪軸承座電極的加工方法，以期為后續(xù)類似電極的加工制造提供可靠的借鑒。

關(guān)鍵詞：燃?xì)鉁u輪軸承座；電極；焊接；檢驗(yàn)

燃?xì)鉁u輪軸承座是航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵零部件之一，整體材料為鑄造高溫合金，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，其內(nèi)型腔中的異型槽加工是其制作難點(diǎn)之一。該異型槽的槽子寬度在2.4mm，深度達(dá)30mm，尺寸公差需控制在0.05mm以內(nèi)，在軸承座中呈三處均布，三個(gè)槽子位置度要求控制在Φ0.05以內(nèi)。常用的冷加工技術(shù)手段很難保證其相關(guān)尺寸合格，目前業(yè)內(nèi)普遍采用電火花技術(shù)進(jìn)行加工。電火花加工技術(shù)的難點(diǎn)其一是電火花加工參數(shù)的控制，其二是電極加工質(zhì)量的控制。如何制造出合格的電極是保證燃?xì)鉁u輪軸承座加工質(zhì)量的前提，本文介紹一種圓環(huán)形并帶有三處矩形槽的電極加工技術(shù)研究。

1電極制造的難點(diǎn)分析

如圖1所示，該航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承座電極為45號(hào)鋼與紫銅焊接件，其型面呈圓環(huán)形并帶有三處矩形槽，電極有效工作部分壁厚最薄處僅2.1mm，而其高度達(dá)30mm，尺寸公差要求在±0.03mm以內(nèi)，三處矩形槽的位置度要求控制在Φ0.05以內(nèi)。在電極的生產(chǎn)制造過程中受焊接、加工應(yīng)力等多種因素的影響極易產(chǎn)生形變，尺寸公差及位置度很難控制。特別是電極工作部分紫銅厚度薄、材料軟，在制造、轉(zhuǎn)工過程很容易造成電極變形、劃傷、碰傷，且三段不完整的圓弧形輪廓測(cè)量困難等一系列問題是造成燃?xì)鉁u輪軸承座電極制造難度的重點(diǎn)原因。

2電極的加工過程控制

2.1電極的加工工藝路線分析

如圖2所示，該燃?xì)鉁u輪軸承座電極的工作部位相較于其他部位處壁厚薄，壁厚分布不均勻，同時(shí)在壁厚相對(duì)較薄的區(qū)域開有三處相對(duì)較深呈均布形態(tài)的矩形槽，此處由45鋼鋼制本體與紫銅焊接而成。在加工過程中，首先應(yīng)對(duì)鋼體部分及紫銅部分分別進(jìn)行粗車去除余量，并在鋼制部分與紫銅部分兩者相結(jié)合處做焊接倒角；在焊接時(shí)應(yīng)充分考慮到焊接變形的影響，制作二級(jí)工具進(jìn)行上下兩部分定心，同時(shí)采取時(shí)效處理的方式消除焊接完成后電極內(nèi)部釋放的焊接應(yīng)力；焊接件時(shí)效處理完成后進(jìn)行精車及數(shù)控銑加工三處矩形槽，加工三處矩形槽時(shí)，要采取措施降低切削力，避免造成矩形槽槽口形變；最終在最后一道機(jī)加工序磨削時(shí)，應(yīng)注意裝夾方式對(duì)加工造成的影響，同時(shí)應(yīng)充分考慮砂輪與紫銅之間磨削時(shí)易發(fā)生粘結(jié)，造成砂輪表面堵塞的情況。電極的加工工藝路線主要分為以下幾道工序：粗車—熱處理—焊接—人工時(shí)效—精車—數(shù)控銑—電火花—立磨—鉗工—檢驗(yàn)其中關(guān)鍵工序主要集中在焊接、數(shù)控銑、電火花加工、立磨、檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)工等6個(gè)環(huán)節(jié)。

2.2電極的焊接變形控制

燃?xì)鉁u輪軸承座電極在焊接完成后由于焊縫之間集中了大量的焊接應(yīng)力，隨著時(shí)間的推移，其內(nèi)部的焊接應(yīng)力會(huì)不斷釋放，電極發(fā)生形變導(dǎo)致加工余量不足，容易導(dǎo)致成批產(chǎn)品報(bào)廢。針對(duì)電極焊接變形后無(wú)加工余量問題主要采取了以下兩方面措施：一是設(shè)計(jì)了專用焊接夾具來(lái)保證電極鋼制件與紫銅部件兩者同心；如圖3所示，電極主要由鋼體（黑色部分）與紫銅環(huán)（黃色部分）兩部分組成，焊接過程中由于焊接應(yīng)力的不斷釋放，會(huì)導(dǎo)致鋼體部分及紫銅部分不同心，焊接完成后導(dǎo)致后序工序無(wú)余量加工，故設(shè)計(jì)了二級(jí)工具芯棒（綠色部分），用來(lái)確保鋼體部分與紫銅部分定心后再進(jìn)行焊接。同時(shí)在焊接工序進(jìn)行前，應(yīng)對(duì)鋼體與紫銅相互接觸的坡口處加工焊接倒角，確保兩者之間焊接牢固。二是為了徹底的消除焊接完成后電極內(nèi)部的焊接應(yīng)力，一般在焊接完成后進(jìn)行時(shí)效處理。時(shí)效處理分為人工時(shí)效與自然時(shí)效兩種處理方式，均是為了能夠消除機(jī)械加工、熱處理后與焊接后工件內(nèi)部產(chǎn)生或者遺留的殘余應(yīng)力。自然時(shí)效需要在自然環(huán)境條件下隨著時(shí)間的推移釋放應(yīng)力，周期長(zhǎng)不適用于工廠內(nèi)部的產(chǎn)品生產(chǎn)。而人工時(shí)效是一種通過人為控制的方法，通過一定的技術(shù)手段對(duì)工件進(jìn)行加熱或者深冷處理來(lái)消除工件內(nèi)部殘余的應(yīng)力。由于深冷處理相對(duì)于人工加熱的成本較高，在對(duì)電極進(jìn)行人工時(shí)效處理時(shí)選取加熱方式來(lái)進(jìn)行應(yīng)力釋放。在電極焊接完成后，焊接夾具隨被焊電極一同進(jìn)入電爐中人工時(shí)效處理（如圖4），時(shí)效溫度控制在400℃，保溫時(shí)長(zhǎng)為4h。

2.3矩形槽的加工控制

電極在加工其內(nèi)外圓表面三處矩形槽時(shí)，一是由于銑削過程中銑削產(chǎn)生的切削力大，造成矩形槽開口處敞開變形；二是因?yàn)殡姌O由本體與紫銅兩部分焊接而成，本體材質(zhì)為45鋼，熱處理后硬度為HRC35～40，相較紫銅硬度高，在銑削二者結(jié)合處時(shí)由于材質(zhì)不同，刀具在銑削過程中容易出現(xiàn)振刀現(xiàn)象，對(duì)于矩形槽槽口尺寸精度影響較大。三處矩形槽主要用于避讓開被加工零件非加工出，因而電極矩形槽開口尺寸必須要進(jìn)行嚴(yán)格的尺寸控制。根據(jù)以往加工類似零件的經(jīng)驗(yàn)，首先通過數(shù)控銑對(duì)該矩形槽進(jìn)行粗銑，單邊留0.5mm的余量；其次再利用電火花機(jī)床電加工時(shí)切削力小的特點(diǎn)，通過制造專用電極放電將電極矩形槽尺寸加工到位，電火花加工時(shí)應(yīng)將電極豎直擺放加工，即專用電極從燃?xì)鉁u輪軸承座電極的徑向方向加工（如圖6所示），避免了從軸向方向加工時(shí)加工時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)，縮短了加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

2.4電極內(nèi)外圓的磨削控制

針對(duì)電極型面內(nèi)外圓在磨削過程中產(chǎn)生變形問題，經(jīng)過分析，主要由三個(gè)方面的原因造成：一是在磨削加工過程中由于內(nèi)外圓型面不是整圓，電極被加工處壁厚薄，受切削力及磨削熱的影響造成磨削過程中的變形；二是受裝InternalCombustionEngine&Parts夾方式的影響，電極易裝夾變形，加工完成后發(fā)生回彈；三是砂輪在磨削過程中極易與銅屑發(fā)生粘結(jié)，磨削產(chǎn)生的銅屑嵌入砂輪砂粒中，堵塞砂輪，磨削效率低。經(jīng)過分析采取以下三種手段：①裝卡方式采用磁盤吸緊的方式（如圖7），避免三爪卡盤的裝卡帶來(lái)的回彈變形；②采用的是單晶剛砂輪，因其砂粒細(xì)膩，不僅使電極磨削力減小，而且被加工出來(lái)工件表面粗糙度好；③增加冷卻液，在磨削過程中，砂輪與被加工件之間由摩擦產(chǎn)生的銅屑極易嵌入砂輪砂粒中，堵塞砂輪。通過添加冷卻液不僅將粘在砂輪中的銅粉沖走，起到了沖洗的效果；同時(shí)降低了砂輪的溫度，帶走了大部分切削熱量。

2.5電極的檢驗(yàn)

電極的內(nèi)外圓上的矩形槽呈三處均布不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，利用常規(guī)手段檢測(cè)很難找到電極的最高點(diǎn)，做不到全型面檢測(cè)，容易造成漏檢與錯(cuò)檢；同時(shí)由于電極內(nèi)外圓之間的壁厚薄，在用卡尺測(cè)量矩形槽尺寸時(shí)，卡尺卡腳會(huì)對(duì)矩形槽兩側(cè)有一定的擠壓，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確同時(shí)相對(duì)不穩(wěn)定，對(duì)操作者的水平相對(duì)較高。為提高電極的檢驗(yàn)質(zhì)量和效率，改變傳統(tǒng)測(cè)量方式，利用三坐標(biāo)掃描電極型面內(nèi)外圓及槽的輪廓（如圖8），將得到的型面輪廓數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行比對(duì)來(lái)判定其尺寸是否合格，這樣有效的杜絕了檢驗(yàn)過程中的錯(cuò)檢、漏檢的漏洞，消除了相關(guān)質(zhì)量隱患，還能提高檢測(cè)效率。2.6電極的運(yùn)輸、存儲(chǔ)過程控制由于電極的壁厚較薄，在零件周轉(zhuǎn)過程中極其容易發(fā)生磕碰，所以電極在轉(zhuǎn)工過程中應(yīng)輕拿輕放，放入專用的電極轉(zhuǎn)工箱中（如圖9所示）來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)；特別是三坐標(biāo)檢驗(yàn)完成后，表面應(yīng)均勻涂抹防銹油，并放入木盒中實(shí)施定置管理，并貼好相應(yīng)的標(biāo)簽。這樣在轉(zhuǎn)工、運(yùn)輸及儲(chǔ)存過程取拿方便，而且有效避免了電極表面遭到劃傷、碰撞、塌邊等磨損情況發(fā)生，確保電極在運(yùn)輸及儲(chǔ)存的過程中質(zhì)量狀態(tài)穩(wěn)定。

3結(jié)論

本文針對(duì)一種燃?xì)鉁u輪軸承座電極的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其相關(guān)尺寸要求，從電極的焊接技術(shù)、矩形槽的加工技術(shù)、型面內(nèi)外圓的磨削技術(shù)、電極的檢測(cè)及運(yùn)輸存儲(chǔ)五個(gè)方面開展制造工藝技術(shù)研究。結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際加工情況，詳細(xì)分析和闡述了燃?xì)鉁u輪軸承座電極的加工制造工藝方法及運(yùn)輸難點(diǎn)，在解決該電極制造難題的同時(shí)，有效提高了電極的生產(chǎn)效率。同時(shí)，也為類似零件的加工制造、檢測(cè)及運(yùn)輸提供了借鑒方案和經(jīng)驗(yàn)。

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作者：覃事鵬 單位：中國(guó)航發(fā)南方工業(yè)有限公司