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《特种加工技术智能化与精密化——第17届全国特种加工学术会议论文集(摘要)》2017年
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电火花加工技术在航天领域的典型应用及发展需求

张昆  
【摘要】:航天发动机大多采用了高温合金、钛合金等难加工材料。对于一些复杂结构的难加工材料来说,常规的机械铣削已经难以实现低成本加工。电加工技术与工件的硬度、强度、韧性等无关,能解决各种难切削材料的加工问题,在航天产品的加工制造中发挥了重要作用。作为航天发动机的核心部件,涡轮盘叶片的结构从开始的不带冠结构到目前的带冠结构,叶片从直纹到扭曲。涡轮盘结构的变化也见证了电加工技术的发展。最初的不带冠涡轮盘,主要采用电解加工技术完成。随着发动机性能的提高,涡轮盘结构上采用了带叶冠结构,多轴联动精密数控电火花加工技术成为能实现工程应用的主要技术。带叶冠涡轮盘研制初期,由于工艺技术及硬件条件所限,主要采用AutoCAD软件进行手工编制程序,最后的叶片加工成形主要采用直线逼近方式,优点是可以把复杂的旋转轴运动转换为直线运动,降低了工艺难度,缺点是加工精度只能近似满足设计要求。为了解决带叶冠涡轮盘加工存在的技术难点,降低工艺设计难度,现在已经采用三维软件仿真设计,专用CAD/CAM软件的开发解决了带叶冠涡轮盘加工中的轨迹搜索及程序仿真等工艺难题。随着涡轮盘材料以及结构的多样化发展,带叶冠涡轮盘电火花加工技术也在不断进步。新材料的使用给电火花加工提出了挑战,如超级瓦氏合金、金属基陶瓷等难加工材料的采用,对电火花机床性能提出了更高的要求。涡轮盘结构从不带冠到带冠,叶片从直纹到扭曲到弯扭结构是未来高转速、高性能发动机涡轮盘结构的一种发展趋势,但同时对工艺的要求也越来越高,工艺难度也越来越大。虽然电加工技术解决了带叶冠涡轮盘的加工难题,但是随着型号任务的增加,电火花加工效率低已经成为生产中的"瓶颈"。电火花电弧复合铣削技术的出现,为实现带叶冠涡轮盘高效加工提供了可能,电解-电火花组合加工技术也是能够实现工程化应用的比较可行的方法。
【作者单位】:首都航天机械公司
【分类号】:TG661;V46

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