襄阳航泰动力机器厂 王帮艳 户建军
摘要：随着航空发动机结构集成化、重量轻型化等特征的凸显，其零部件制造难度也在不断升级。特别是当今短、平、快的新机研发模式，要求不断缩短研发周期和生产节点，需要大量应用到复合加工技术，以快速适应航空发动机零部件单件小批量生产模式及高可靠性和长寿命的服役要求。本文在总结大量机械加工实践经验的基础上，探索了复合加工工艺在航空发动机制造领域上的应用，形成了复合加工基本策略，达到持续提升产能，保证质量，降低成本的目标。
复合加工是目前机械加工领域应用最多的加工技术之一，通过该种技术的应用，能够实现同一台机床具备多种加工工艺的能力，从而使得机床的功能变得多样化。因此，现阶段对机床应用复合加工技术，主要是为了使得一台机床能够实现多个加工工序，显著提升自身的加工效率和加工准确度。同时，借助复合加工技术的应用，能够显著缩短整个施工周期，简化施工流程，从而实现机床加工成本的降低。 近年来，随着复合加工技术的不断应用，越来越多新型复合加工机床，如车铣和车磨复合机床、车铣复
合与五轴联动结合机床不断被应用到实际生产加工当中。复合加工技术的应用和广泛普及对于多品种、小批次生产工艺流程将会产生巨大的影响。
复合加工是一项对操作人员综合能力要求很强的施工工程。航空发动机零件复合加工通常是由同类工艺方法的多种工序加工和不同工艺方法的多工序加工构成的。同类工艺方法的复合加工是基于工序集中原则开展
的，它更加倾向于传统的机械加工工
艺，也就是说，工件在机床上完成装
夹之后，能够按照相同的工艺方法来
电子盲人导航仪进行多工序的加工，这种方法的应用
是实现航空发动机制造技术快速发展
的最主要方式。
一、复合加工机床
上文提到，复合加工机床的最典
型特征便是通过一次装夹来实现多工
序的复合加工，这对于确保各个加工
面的位置精度、减少操作量以及提升
生产效率是大有裨益的。
当前，航空制造业的很多普通设
备逐渐被工序集中的柔性自动化装
备所取代，复合加工机床能够进一
步实现切削工艺复合化的开发。举
例来说，将回旋刀具安装在车削中
心，使之具有铣削功能。通过铣削
功能的应用，能够进一步提升机床
的复合化程度。
但是和加工中心相比，车铣复合
机床还是与之存在一定的差别。具体
来说，车铣复合中心是借助B轴联动
以及C轴联动的方法来进行车削加工
和铣削加工的机床，因此可以说，车
铣复合机床能够独立完成绝大部分零
件的加工，因此可以将其称为机床零
件设备加工的小型生产线。通过它的
应用，不仅实现了产品精度和产品加
工的效率，同时也减少了企业进行机
床加工的占地面积，这对于提升企业
生产效率、减少生产成本是有巨大意
义的。
现阶段，该种机床最常见的类型
包括立式车铣复合机床以及卧式车铣
复合机床两种类型。而该种类型的机
床往往无法对五轴加工中心的车加工
工序进行落实，因此在实际加工时往
往面临着诸多局限性。车铣复合机床
能够完成五轴加工中心的加工，但是
却无法实现车铣复合的加工。
在多种复合加工领域，车铣复合
加工的发展是最先进的。车铣复合加
工中心实际上可以看作是切削刀具、
刀具夹紧系统以及加工方法所组成的
茶油精产品与技术
综合系统。从理论上来说，车铣复合加工中心能够实现产品生产效率以及产品精准度的提升，但是在具体应用时，想要充分发挥复合加工设备的作用，还需要注重对技术人员的培训以及理论知识的讲解。
二、标准的航空零部件复合加工
对于航空发动机来说，由于所处环境以及具体应用场景的特殊性，其常见的零件包括整体机匣、叶盘等多选择钛合金以及高温合金等加工难度大的材料，这些材料的硬度和强度均比较高，导热性能较差，表面加工硬化现象突出，切削灵活性也不够好。因此，当前整体叶盘和机匣等零件被行业公认为最难进行加工的零件。在进行具体的加工操作时，工艺流程较为复杂，既包括车、铣、镗、钻、绞、磨等初级操作流程，也包括如喷涂、喷丸、热处理等特殊加工流程，整体工艺流程极长，多达数百道工序。 1.整体机匣
整体机匣在三代、四代机上已广泛应用，特点是结构复杂、尺寸精度高、薄壁、材料难加工、变形量难以控制，材料去除率达60%以上。特别是钛合金类机匣多形状特征岛屿、凸台及安装边内外表面的加工，面临着严峻挑战。而这些所使用材料的加工技术通常是一个发达国家的重要工艺机密，尽管在具体使用过程中可以通过引进以及购置的方法来解决绝大多数问题，但是最核心的机匣问题往往无法得到解决。因此，我国必须加速自身在航空航天机匣方面的研究，掌握核心技术。
通过导入先进工艺设计，逐步改变以往内外型面分不同工序加工，余量分配不均、尺寸难以保证的加工方式。充分考虑薄壁机匣易变形
陶土板挂件因素，实施整体自适应加工，自适
应加工技术通过数控加工过程中加
工区域提取、工装夹具定位、余量
优化和变形误差的自适应控制，实
现发动机整体机匣的高效精密加工
和再制造修复；机匣的加工选择的
是有限元分析方法。
而在机匣的加工过程中，难度最
大的一点便是如何解决机匣的变形问
题。借助有限元分析软件来对机匣在
具体加工过程中的受力情况进行分
析，能够很直观地将机匣的变形问题
发现，对于刚性较差、易变形的部位
给予相应的支撑，能够有效处理机匣
加工的变形问题，建立相应的数学处
理模型。同时，在进行机匣的具体加
工时，尽力探索切削参数的数学模
型，然后利用优化函数，达到一个非
静态的方案来给出合适工序，寻到
符合机匣加工最优化的参数，这样能
够实现机匣加工效率的有效提升。
通过采用将机匣外型面铣削和内
型腔车削相结合的方法，使得机匣前
后面和外型面的处理在铣车复合加工
中心上同时完成。在完成加工之后，
能够应用机床上所配备的工艺来对加
工结果进行检测，从而确保加工和测
量的一体化。通过提供整体加工方
案，重点解决了以下三个机匣加工的
问题。
（1）该种方法的应用有效解决
了机匣加工尺寸进度和机匣加工易变
形的问题。在对复杂的机匣结构进行
精密切削等工艺时，不仅需要注重加
工效率的提升，同时还需要对表面的
完整性进行有效控制，确保对机匣的
损伤是最小的。因此，现阶段在进行
机匣加工时，呈现出应用复合强化工
艺的趋势，通过该种技术的应用，能
够显著提升零件的抗疲劳性能，提升
其稳定性。
（2）解决机匣制造表面质量评
价测评标准问题。研究加工过程的智
能化监控、自适应加工等技术，通过
对机匣加工的全过程进行模拟以及适
应性加工，不仅能够实现机匣加工的
全过程自动化，同时还能够对加工过
程中可能存在的测量、控制等问题进防静电地垫
行妥善处理。
（3）解决机匣制造效率及其
表面质量问题。通过传感器来对加
工零件以及刀具的状态进行检测，
并应用自适应磨削技术，同时对加
工刀具进行及时的更换以及参数的
调整，能够使得机匣加工过程中加
工尺寸和加工质量始终处于可控状
态。通过将自适应复合加工技术应
用于航空航天机匣零件的生产，能
够有效规避加工缺陷，从而确保加
工零件的质量和精度。
2.整体叶盘
通过将整体叶盘类零件应用于车
铣复合加工中芯，能够实现同一台机
床上同时进行叶身型面铣削加工、轮
盘表面精车加工等工艺工序。由于叶
盘加工是一个工程化和技术上多学科
融合的项目，复合加工工艺的技术目
标是为航空发动机叶盘数字化精加工
生产线提供一套完整的技术方案。该
方案采取先进的管理思想、先进的数
字化手段和先进的制造工艺，突破
“叶盘精加工制造流程设计与数字化
定义”“叶盘数字化精加工生产线先
进布局规划”“叶盘数字化精加工生
产线生产过程管理技术研究”“叶盘
零件数字化工艺技术”“叶盘零件制
造检测一体化技术”等五项关键技球墨铸铁管qiumogg
术，起点高，工艺先进，较好地解决
叶盘在数字化工艺、高质高效加工技
术和检测技术方面的瓶颈。
围绕航空发动机整体叶盘数字化
精加工生产线，面向多品种、小批量
发动机叶盘制造需求，以航空发动机
叶盘类零件为应用对象，进行叶盘数
字化精加工制造生产线建设。将充分
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产品与技术
利用信息化技术、柔性加工技术、成组加工技术、自动化加工技术，围绕叶盘数字化制造生产线的基础管理平台、生产运营平台、信息集成平台、制造单元技术等方面来提取项目内容和关键技术，解决叶盘精加工技术无体系、叶盘精度离散度过大，难以稳定生产的问题，实现叶盘由普通加工工艺向数字化稳定加工工艺的转变，以确保叶盘生产技术的先进性，解决航空发动机叶盘数字化精加工生产线建设的主要技术问题。
可将复合强力铣加工工艺方法应用于整体叶盘的加工上。在此基础上再选择相应的机床以及恰当的道具，并辅以相应的减震、抗变形措
施。然后借助集成工艺来对各种铣削工艺进行综合处理，便能够实现整体叶盘加工时的稳定性和准确性等方面地提升。
三、复合加工工艺概述
1.复合加工工艺的核心要点
需要避免加工过程受到影响。和传统的加工流程相比，车铣复合加工中心具有主轴刀具的回转功能，因此整体机床体积变得更大。
在加工零件的过程中，需要充分考虑机床本身是否会对所加工零件以及机床等产生影响。而解决该问题的主要办法便是借助智能软件、建立零
件加工时的三维数据模型，通过运行数控加工程序来对刀具的具体运行轨迹进行判断，并根据轨迹结果来对加工刀具的位置进行相应的调整，确保主轴刀具的运转拥有足够的空间。
2.复合加工工艺路线
在进行零件的精密加工时，尽量确保复合加工工序的充分应用。而粗加工和常规加工则在零件加工的传统设备上所运行。
通过该种分类方法，不仅能够增加高端设备的使用效率，同时还能够实现车、铣、钻、镗等工艺的有效集中，使得这些工艺在一个机床上便完成，显著提升零件的质量和加工精度。□
复合材料设备创新工程中心在天水成立
随着复合材料纤维缠绕技术的快速发展，航天、航空、国防和民用工业等领域对纤维复合材料缠绕设备的需求迅速增加，对纤维缠绕设备的精度、生产效率和柔性化要求也不断提高，迫切需要解决复合材料成型加工设备缺乏关键技术支撑的瓶颈问题。11月26日，星火机床-武汉理工复合材料设备创新工程中心揭牌仪式在甘肃天水举行，中国机床工具工业协会执行副理事长郭长城出席仪式并致辞。
据悉，天水星火机床有限公司和武汉理工大学在前期合作研发制造复合材料设备的基础上，共同创建该“复合材料设备创新工程中心”，旨在对复合材料纤维缠绕技术进行深入研究，以提升复合材料制造设备的研发和制造水
平。创新中心的建立为校企间产学研合作提供了机制保障，将为快速培育出市场竞争力较高的产品，开发出高精度、超重型缠绕/切削、磨削、钻削一体化的复合材料缠绕设备提供技术支撑。
郭长城在致辞中对该创新工程中心的成立表示祝贺，对星火机床多年来的不懈努力和取得的成绩表示肯定，对这次校企合作表示赞赏，对后续工作提出了建议。
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甘肃省和天水市政府对这一活动都十分重视，甘肃省工信厅、省军民融合委领导出席活动。天水市委书记王锐
和武汉理工大学副校长吴超仲为中心揭牌，副市长张栋梁
主持仪式，市委常委、副市长景丹致辞。
揭牌仪式前，会议组织来宾们参观了星火机床生产现场。
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