摘要：整体叶盘是近年来发动机领域研发出的新型设备之一，具有结构简单、气动效率高、整体稳定性好等一系列优点，为发动机的正常使用带来一定程度上的便捷和促进，目前已经在各个航空发动机中广泛使用。整体叶盘加工工艺目前在数控铣削工程中存在一定的困难和问题，需要相关人员加以解决和改善。本文通过对整体叶盘数控铣削工作中存在的问题进行分析，并提出几点优化措施以供参考。

关键词：整体叶盘;数控铣削;优化技术

引言

整体叶盘与传统设计结构相比更注重整体结构的连接性，将叶片和轮盘进行连接不仅减小了叶盘的重量同时还加强了整体刚性和强度，为发动机的稳定运行提供有效帮助。整体叶盘的加工技术主要包括数控铣削、电化学加工和焊接铸造等多种工艺，而数控铣削工艺由于其具有加工适用范围大、加工方式灵活等优点而被各大相关部门广泛使用。目前数控铣削技术在实际生产使用中仍存在一些问题需要设计人员加以改善。

一、整体叶盘数控铣削技术概述

数控铣削技术是数控加工工艺的主要组成部分，在生产加工中被广泛使用。铣削技术是指通过旋转的刀刃对需要加工的零件和设备进行处理，通过切割、削除等形式将零件加工成需要的模型形状。数控铣削是将铣削使用的机床进行升级，数控机床内部带有程序控制系统，在进行铣削工作时施工人员可以将指令发送到机床上，机床内部进行处理分析后按照输入指令上规定的形状和尺寸来进行铣削工作，制造出的零件完全符合要求标准，数控铣削机床在处理细小、精密、需求量大的小型零件加工问题上有非常大的优势和良好的加工效果，使用数控铣削技术不仅可以为零件质量提供有力保障，同时还能加快生产效率，减少生产成本和人力成本。数控铣削铣床在使用前要根据实际需求和实际使用情况确立进行加工使用的刀具和材料，并在实际加工过程中对铣削力、铣削用量等相关工艺参数进行严格把控，确保数控铣削的整体质量和效率。

二、整体叶盘数控铣削优化技术

（一）铣削可达性优化方案

整体叶盘的结构比较复杂，同时由于叶盘呈封闭式设计因此导致整体叶盘的开敞度较差，叶片的形状多为弯曲结构，以上几个特点都导致整体叶盘进行铣削加工的难度较大，目前针对整体叶盘常用的铣削技术是流线点铣技术，使用球头铣刀按照流线方向进行加工。刀具的型号较小同时刀具的刚性和强度也比较差，为铣削加工带来一定影响。目前针对闭式整体叶盘的铣削加工只能采用两侧铣削加工的方法来进行，在铣削加工完成后还需要对产生的接刀痕迹进行处理和清除。本文中针对铣削可达性问题的优化方案是采用一种新型的非圆形刀具来进行铣削加工，这种刀具尺寸较小，可以被整体叶盘的流道空间完整包容，同时铣削处理部分还安装有可转位刀片，在实际操作加工时通过振动电动机和偏心振动机来带动刀具持续振动，针对回转刀具的干涉问题和铣削过程中极易出现的回程问题，该装置利用相位差和频率比值的不断变化进行改善和处理。经过试验检验，当相位差和频率比值不同时，刀具的实际运动轨迹为封闭式轨迹，可以有效进行铣削加工处理并明显改善刀具干涉问题和回程问题的影响。与传统模式的铣削技术相比，该装置的刀具强度和刚性有明显改善，可以有效解决铣削可达性问题对实际生产加工的影响[1]。

（二）叶片铣削效率优化方案

球头刀具是进行留到铣削加工时的常用刀具材料，这种刀具的缺点在于很难处理较为复杂的曲面材料，进行较为复杂的曲面材料加工时为保障加工的精准度，常常出现加工效率非常低下的现象。相关学者和研究人员针对球头铣削刀具非球面刀具加工方法进行研究和思考，最终发现使用双点切触算法进行加工可以有效保障加工质量。双点切触算法的内容主要是将侧铣的侧偏角和前倾角进行有效优化和处理，通过调整侧角来将误差进行全面展示并得到对称误差的详细分布曲线，再将前倾角进行调整直到误差消失并实现双点接触。这种算法对进行铣削加工的刀具尺寸有非常严格的要求，在实际生产加工中需要施工人员对刀具的铣削能力、切割能力、铣削振动情况等相关参数进行有效参考再进行刀位优化工作，将刀具运行的约束条件进行完善来提高刀位优化工作的适用性和优化效果[2]。

（三）流道铣削效率优化方案

流道铣削加工时需要将大量施工材料进行去除，因此具有加工效率低的缺点，针对流道铣削效率低的问题，本文提出以下优化方案：将流道的开槽区通过叶片干涉来达到控制效果，然后在控制的开槽区内进行铣削刀具运行轨道的优化工作，为有效解决后期铣削加工精度不足的问题，在进行盘铣加工区域规划时可以预先将后期需要进行铣削加工的余量保留出来，确保后期铣削加工的精确度和正常加工。传统流道铣削加工技术在实际加工操作时去除材料的比例大约在60%以上，不仅严重影响加工效率，同时还造成巨大的成本投入消耗，同时刀具进行铣削加工时受到的磨损也非常严重，针对此问题，有相关研究人员采用电解加工技术来与铣削加工技术进行结合，对改善流道铣削加工技术的成本问题有一定积极影响和促进作用[3]。

（四）铣削刀具磨损问题优化方案

铣削刀具磨损是整体叶盘进行铣削加工时的重要难点之一，由于整体叶盘的建设材料大多都是钛合金、耐高温合金等合金材料，因此强度和硬度非常高，同时由于整体叶盘的开敞度较低导致加工操作的空间比较小，刀具长时间进行铣削加工会急剧加快刀具的磨损程度。目前大部分研究问题针对刀具磨损问题的研究方向主要有以下三点：第一点是对刀具的涂层材料进行改良，经过大量实验发现部分使用TiAlCrN涂层的刀具与传统使用TiAlN涂层的刀具相比具有更好的耐高温性和耐磨性;第二点是针对刀具材料进行改良，通过大量实验和比对发现，使用CBN刀具进行铣削加工时刀具的切割能力最强，CBN是指立方氮化硼材料，具有非常优秀的硬度和稳定性，经过检验证实硬度只在金刚石之下但热稳定性比金刚石高很多，是目前市场上经常使用的刀具材料;第三点是针对刀具整体结构进行改良，对铣削加工刀具的螺旋角、侧角和前角进行优化，有研究人员经过比对后发现，呈C形的铣削刀具在使用中实际磨损程度与传统铣削刀具相比要减少很多，因此相关人员可以将C形刀具作为未来铣削刀具改良的发展途径之一[4]。

结束语：整体叶盘是未来发动机行业生产发展的重要设备，目前全球各国的相关学者已经将整体叶盘铣削加工技术作为未来发展研究的重点项目，目前整体叶盘铣削加工技术中的刀具干涉、刀具运行轨道优化和刀具磨损等问题仍是影响铣削加工质量的难点问题，需要相关研究人员进行及时改良和完善。本文通过对整体叶盘铣削加工技术中存在的问题进行分析，并针对相关问题提出改良意见和方案，希望为我国未来铣削加工技术的发展献出绵薄之力。

参考文献

[1]梁毅峰.关于整体叶盘数控铣削技术的改进探析[J].山西师范大学学报（自然科学版），2021，35（03）：35-41..

[2]阎兵，曹著明.整体叶盘数控铣削优化技术探讨[J].制造技术与机床，2020（04）：50-55.

[3]杨万辉，徐新发，杨金发.整体叶盘先进制造技术应用与发展[J].世界制造技术与装备市场，2019（02）：69-72.

[4]冯新敏，毛杜邦，程耀楠，裴泽.整体叶盘铣削参数的优化[J].工具技术，2018，52（01）：70-73.