沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司技術(shù)中心電加工四級技術(shù)專家 于 冰

電加工技術(shù)作為特種加工技術(shù)的一個重要分支，發(fā)揮著不可替代的作用。本文重點介紹電火花、電解等典型電加工技術(shù)在新型航空發(fā)動機渦輪葉片、整體葉盤等關(guān)鍵零部件中的應用，以及先進電加工技術(shù)的發(fā)展方向。

1.電火花加工技術(shù)應用

電火花加工是一種利用電能和熱能去除金屬材料的特種加工技術(shù)。在難加工材料、復雜型面、精細表面、低剛度零件和模具等制造領(lǐng)域中占有極其重要的地位。

圖1為多軸復雜型面電火花成形加工的實例。圖中所示為帶冠整體葉輪，由于其閉式的特殊結(jié)構(gòu)造成了零件機加工過程中產(chǎn)生了刀具懸臂梁的障礙，數(shù)控銑加工難以完成，且選材多為不銹鋼、高溫耐熱合金和鈦合金等難切削材料，使其成為航空制造中的關(guān)鍵技術(shù)，而多軸聯(lián)動電火花成形加工技術(shù)則顯得尤為有效。圖2為多軸聯(lián)動電火花成形電極以及運動軌跡仿真示圖。

圖1

圖2

圖3為慢走絲線切割技術(shù)的應用實例。該零件為航空發(fā)動機壓氣機圓盤縱樹形和鍥形葉片安裝槽，其關(guān)鍵技術(shù)在于多次切割技術(shù)可實現(xiàn)無重熔層加工，同時又保證了工件的加工精度及表面質(zhì)量。

圖3

圖4為高速電火花小孔加工技術(shù)實例。海量群孔加工為火焰筒加工中的一項關(guān)鍵技術(shù)，火焰筒壁薄、尺寸大，氣膜孔數(shù)量多，孔呈空間角度分布，加工方法受到空間限制。因此，氣膜孔加工對加工設備和工藝提出了高的要求。

圖4

圖5所示為電火花熔涂硬質(zhì)合金強化葉片耐磨性的實例。電火花熔涂堆焊技術(shù)是在電火花強化的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，進一步開發(fā)設備功能，開拓全新的工藝方法，進行機械零件表面損傷修復、微小尺寸超差修復等，填補了航空發(fā)動機制造領(lǐng)域缺陷修復工藝的空白，并被成功應用于工程。

圖5

圖6為電火花蜂窩磨加工內(nèi)外層疊相對的蜂窩環(huán)實例。加工內(nèi)外層疊相對蜂窩環(huán)時，先通過成形電極對外蜂窩表面進行磨加工，然后更換成形電極加工內(nèi)蜂窩表面。這種內(nèi)外層疊相對的蜂窩環(huán)加工在行業(yè)內(nèi)是首次實現(xiàn)。

圖6

圖7為應用電火花成形機床加工多層蜂窩環(huán)的實例。該實例加工方式不同于蜂窩磨床，主要采用成形加工設備，并設計成形電極。加工過程中工件固定，通過旋轉(zhuǎn)成形電極，并進行差補運動來完成蜂窩環(huán)的加工。

圖7

2.電解加工技術(shù)

電解加工是利用陽極溶解的原理來去除材料，將零件加工成形的一種現(xiàn)代特種加工技術(shù)?？杉庸るy加工材料，復雜結(jié)構(gòu)零件等，其加工效率高、成本低。

圖8為葉片精密電解加工實例。航空發(fā)動機中葉片數(shù)量多且難加工，隨著葉片材料向高強、高硬、高韌性方向發(fā)展和鈦合金、鈷鎳超級耐熱合金的采用，以及超精密、超薄、大扭角等特殊結(jié)構(gòu)葉片的出現(xiàn)，對電解加工又提出了更高的技術(shù)要求，使電解加工成為航空發(fā)動機葉片制造中主要的、不可缺少的優(yōu)選工藝技術(shù)之一。

圖8 葉片精密電解加工實例

圖9為整體葉盤精密電解加工實例。高頻窄脈沖振動電解加工設備實現(xiàn)了納秒級快速短路保護技術(shù)、微米級精密過濾技術(shù)以及先進的環(huán)保處理系統(tǒng)，居于世界領(lǐng)先水平。從圖中可見，圖9a為DCECM工藝（直流電解）初成形工藝，一般采用套料電解完成葉型的粗加工，圖9b為PECM工藝（高頻窄脈沖振動電解）終成形工藝，通過成形陰極仿型加工完成無余量精密加工。

圖9 整體葉盤精密電解加工實例

圖10為機匣電解加工實例。根據(jù)機匣的結(jié)構(gòu)特點，主要加工部位為外壁凸臺型腔的半精加工。這些機匣采用常規(guī)的機械加工方法，制造成本高，加工周期長，生產(chǎn)效率低，而電解加工可有效地提高效率，降低成本。

圖10 機匣電解加工實例

3.電加工技術(shù)的發(fā)展

隨著電源技術(shù)、控制技術(shù)和工藝技術(shù)的發(fā)展，電加工技術(shù)也不斷改進優(yōu)化，高精度脈沖電源、高頻窄脈沖電源、微過濾系統(tǒng)等都給電加工技術(shù)的發(fā)展提供了可靠保證，未來電加工技術(shù)將向高精度、超精細、高穩(wěn)定性、數(shù)字化、自動化的方向發(fā)展，并在航空發(fā)動機領(lǐng)域得到廣泛應用。