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[摘要]：薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量，薄壁零件的加工是传统机械加工中比较棘手的问题。通过探索法国SNECMA公司CFM56型号薄壁件四级密封环的数控车加工工艺，选用合理的切削参数、专用机夹刀具及优化的数控程序来进行精车加工密封环斜篦齿和U型槽等关键型面，可以验证采用数控机床车加工航空薄壁件的优势。
[关键词]：斜篦齿 U型槽 数控车加工工艺
中图分类号：TG519.1 文献标识码：TG 文章编号：1009-914X（2013）01- 0054-01
1引言
四级密封环是CFM56型号航空发动机的密封件，起密封、定位作用。它是黎明公司转包加工厂为法国SNECMA公司研制的一个新型薄壁零件，零件的材料是DMD0426，属于高温合金。该零件的加工难点是车加工工艺的设计，因为零件壁薄、刚性不好加工极易变形，因此解决加工中零件变形的问题是此零件加工工艺考虑的关键所在。
2车加工工序图分析：
图1
Ⅱ放大图
2.1四级密封环精车35工序的主要尺寸和技术条件：
设计基准为端面B和内孔A
U型槽尺寸：槽深9.4±0.1，槽宽：一边对槽中心距离3.2±0.2，另一边对基准距离为2.5±0.16，底部圆角中间R8±0.2、两侧R2±0.25。
基准圆直径：613.2±0.025，外圆壁厚1.5±0.15。
斜篦齿尺寸：壁厚：0.08±0.07、外圆直径644.5±0.05、内圆直径635.2±0.2，篦齿距基准距离0.7±0.2、篦齿间距5.77±0.2、斜度：30°±6°，圆角R1.375±0.175。
基准内孔A圆度0.03，端面B平面度0.03。
薄壁内圆对基准A、B面轮廓度0.2
所有直径对基准A、B全跳动0.2。
2.2加工设备选择：
对零件结构、精车工序尺寸分析得出：斜篦齿形状复杂，篦齿尖端厚度0.08，零件最薄处外圆壁厚1.5、悬臂长38.9。可以看出零件壁薄刚性差，加工容易变形和并且零件尺寸精度要求高、表面跳动、圆度、平面度等技术条件要求严格。用普通设备手动加工实现难度非常大，而且在普通设备上加工U型槽需用成型槽刀加工，这样会产生很大抗力，零件加工变形会很大，而数控加工形状完全由程序控制，加工准确、精度高，刀具抗力小，可以克服壁薄刚性差、容易变形等缺点，故选择数控机床加工。
使用设备：卧式数控车床TU40。规格：Ф800x1000mm，定位精度：X0.005mm，Y0.005mm，行程：X410mm，Z1100mm。
2.3刀具选择：
为确保加工精度和产品质量的稳定性，四级密封环车加工工序尽量采用专业刀具生产商提供的机夹刀具，在选择过程中综合考虑了以下几个方面的问题：
（1）刀杆有足够的稳定性、刚性。
（2）刀片有足够的强度、硬度和耐用度。
（3）刀片尽可能采用标准刀片。
粗加工刀具选择：主要是去余量，篦齿形状并不規则，底部R1.375，根部宽度2，顶部5，为保证精车余量均匀，防止切削变形，选择专用机夹篦齿车刀，刀尖圆弧半径为R0.8，刀片材料为硬质合金。
精加工刀具选择：根据篦齿形状，主要尺寸斜度30°，底部圆角R1.375。篦齿形状复杂，精度要求高，为避免人工修磨刀具误差，保证产品质量稳定、提高生产率这些方面考虑，选择机夹篦齿车刀。所用刀具与粗车刀具相同。（刀具图如上图）
2.4切削参数选择：
根据零件的加工精度、表面粗糙度、被加工零件的材料性质、刀具耐用度等因素，确定大概切削用量。再经过切削试验确定切削用量如下：
2.4.1粗加工篦齿参数： 机床转速n=30r/min，进给量f=0.2mm/r，吃刀深度：ap=1～1.2mm。
2.4.2精加工篦齿参数： 机床转速n=20r/min，进给量f=0.15mm/r，吃刀深度分四次进刀：
第一次ap=0.4mm，第二次ap=0.3mm第三次ap=0.2mm第四次ap=0.1mm。
2.4.3粗加工U型槽参数：机床转速n=20r/min，进给量f=0.2mm/r，吃刀深度：ap=1～1.2mm。
2.4.4精加工U型槽参数：机床转速n=20r/min，进给量f=0.15mm/r，吃刀深度分四次进刀：
第一次ap=0.3mm，第二次ap=0.3mm第三次ap=0.2mm 第四次ap=0.1mm。第五次ap=0.1mm
3.程序编制：
编程时，坐标系X轴为径向，Z轴为轴向。X坐标值输入直径值。若采用轮廓编程，须考虑刀具的半径补偿；采用刀心编程，应计算刀心坐标。
3.1编程原点的选择
编制数控程序应尽量采用基准统一的原则，即设计、工艺与程序基准相统一。从图（1）分析：设计基准与工艺基准都是B面，U型槽、斜篦齿轴向定位尺寸9.4±0.1、0.7±0.2都是相对于基准是B，故编程原点Z0轴选择基准B。对于回转件X0轴一般情况下确定为零件回转中心。因此U型槽和斜篦齿X0轴原点选择零件回转中心。
3.2编程方式选择：
3.2.1加工篦齿
粗加工去余量用专用刀具加工，采用刀心编程。精加工篦齿轮廓形状复杂，为保证轮廓精度采用轮廓编程。
3.2.2加工U型槽
粗加工用切刀加工，采用刀心编程。精加工U型槽考虑底部三圆弧转接成型刀具设计困难，零件壁薄、成形加工零件容易变形因素，采用轮廓编程。
4.斜篦齿的检测
斜篦齿形状复杂，尺寸多，用通用方法检测效率非常慢，而且准确性差。采用样膏在放大仪上通过与标准图形相对比方法进行检测。检测标准图形如下：
20倍篦齿放大图
5.结论
该车加工工艺经过试制的检验，按此车加工工艺加工出来的产品完全符合设计的要求。工艺可行性和成品件通过了SNECMA公司验收，取得了薄壁零件研制的成功。并且通过数控程序进行薄壁件加工，减少了人为错误，通过合理选择数控加工参数、走刀路线，使薄壁件易变形问题得到很好的控制，同时也证明了数控加工能很好的保证薄壁件产品质量稳定性这一结论，并且提高了加工效率。
[关键词]：斜篦齿 U型槽 数控车加工工艺
中图分类号：TG519.1 文献标识码：TG 文章编号：1009-914X（2013）01- 0054-01
1引言
四级密封环是CFM56型号航空发动机的密封件，起密封、定位作用。它是黎明公司转包加工厂为法国SNECMA公司研制的一个新型薄壁零件，零件的材料是DMD0426，属于高温合金。该零件的加工难点是车加工工艺的设计，因为零件壁薄、刚性不好加工极易变形，因此解决加工中零件变形的问题是此零件加工工艺考虑的关键所在。
2车加工工序图分析：
图1
Ⅱ放大图
2.1四级密封环精车35工序的主要尺寸和技术条件：
设计基准为端面B和内孔A
U型槽尺寸：槽深9.4±0.1，槽宽：一边对槽中心距离3.2±0.2，另一边对基准距离为2.5±0.16，底部圆角中间R8±0.2、两侧R2±0.25。
基准圆直径：613.2±0.025，外圆壁厚1.5±0.15。
斜篦齿尺寸：壁厚：0.08±0.07、外圆直径644.5±0.05、内圆直径635.2±0.2，篦齿距基准距离0.7±0.2、篦齿间距5.77±0.2、斜度：30°±6°，圆角R1.375±0.175。
基准内孔A圆度0.03，端面B平面度0.03。
薄壁内圆对基准A、B面轮廓度0.2
所有直径对基准A、B全跳动0.2。
2.2加工设备选择：
对零件结构、精车工序尺寸分析得出：斜篦齿形状复杂，篦齿尖端厚度0.08，零件最薄处外圆壁厚1.5、悬臂长38.9。可以看出零件壁薄刚性差，加工容易变形和并且零件尺寸精度要求高、表面跳动、圆度、平面度等技术条件要求严格。用普通设备手动加工实现难度非常大，而且在普通设备上加工U型槽需用成型槽刀加工，这样会产生很大抗力，零件加工变形会很大，而数控加工形状完全由程序控制，加工准确、精度高，刀具抗力小，可以克服壁薄刚性差、容易变形等缺点，故选择数控机床加工。
使用设备：卧式数控车床TU40。规格：Ф800x1000mm，定位精度：X0.005mm，Y0.005mm，行程：X410mm，Z1100mm。
2.3刀具选择：
为确保加工精度和产品质量的稳定性，四级密封环车加工工序尽量采用专业刀具生产商提供的机夹刀具，在选择过程中综合考虑了以下几个方面的问题：
（1）刀杆有足够的稳定性、刚性。
（2）刀片有足够的强度、硬度和耐用度。
（3）刀片尽可能采用标准刀片。
粗加工刀具选择：主要是去余量，篦齿形状并不規则，底部R1.375，根部宽度2，顶部5，为保证精车余量均匀，防止切削变形，选择专用机夹篦齿车刀，刀尖圆弧半径为R0.8，刀片材料为硬质合金。
精加工刀具选择：根据篦齿形状，主要尺寸斜度30°，底部圆角R1.375。篦齿形状复杂，精度要求高，为避免人工修磨刀具误差，保证产品质量稳定、提高生产率这些方面考虑，选择机夹篦齿车刀。所用刀具与粗车刀具相同。（刀具图如上图）
2.4切削参数选择：
根据零件的加工精度、表面粗糙度、被加工零件的材料性质、刀具耐用度等因素，确定大概切削用量。再经过切削试验确定切削用量如下：
2.4.1粗加工篦齿参数： 机床转速n=30r/min，进给量f=0.2mm/r，吃刀深度：ap=1～1.2mm。
2.4.2精加工篦齿参数： 机床转速n=20r/min，进给量f=0.15mm/r，吃刀深度分四次进刀：
第一次ap=0.4mm，第二次ap=0.3mm第三次ap=0.2mm第四次ap=0.1mm。
2.4.3粗加工U型槽参数：机床转速n=20r/min，进给量f=0.2mm/r，吃刀深度：ap=1～1.2mm。
2.4.4精加工U型槽参数：机床转速n=20r/min，进给量f=0.15mm/r，吃刀深度分四次进刀：
第一次ap=0.3mm，第二次ap=0.3mm第三次ap=0.2mm 第四次ap=0.1mm。第五次ap=0.1mm
3.程序编制：
编程时，坐标系X轴为径向，Z轴为轴向。X坐标值输入直径值。若采用轮廓编程，须考虑刀具的半径补偿；采用刀心编程，应计算刀心坐标。
3.1编程原点的选择
编制数控程序应尽量采用基准统一的原则，即设计、工艺与程序基准相统一。从图（1）分析：设计基准与工艺基准都是B面，U型槽、斜篦齿轴向定位尺寸9.4±0.1、0.7±0.2都是相对于基准是B，故编程原点Z0轴选择基准B。对于回转件X0轴一般情况下确定为零件回转中心。因此U型槽和斜篦齿X0轴原点选择零件回转中心。
3.2编程方式选择：
3.2.1加工篦齿
粗加工去余量用专用刀具加工，采用刀心编程。精加工篦齿轮廓形状复杂，为保证轮廓精度采用轮廓编程。
3.2.2加工U型槽
粗加工用切刀加工，采用刀心编程。精加工U型槽考虑底部三圆弧转接成型刀具设计困难，零件壁薄、成形加工零件容易变形因素，采用轮廓编程。
4.斜篦齿的检测
斜篦齿形状复杂，尺寸多，用通用方法检测效率非常慢，而且准确性差。采用样膏在放大仪上通过与标准图形相对比方法进行检测。检测标准图形如下：
20倍篦齿放大图
5.结论
该车加工工艺经过试制的检验，按此车加工工艺加工出来的产品完全符合设计的要求。工艺可行性和成品件通过了SNECMA公司验收，取得了薄壁零件研制的成功。并且通过数控程序进行薄壁件加工，减少了人为错误，通过合理选择数控加工参数、走刀路线，使薄壁件易变形问题得到很好的控制，同时也证明了数控加工能很好的保证薄壁件产品质量稳定性这一结论，并且提高了加工效率。