瓮滨滨

沈阳黎明航空零部件制造有限公司 辽宁沈阳 110043

石墨密封装置是目前航空发动机所采用的先进的密封形式，由石墨密封座、石墨密封件、波簧、围簧、卡圈等零件组成，石墨密封座是其中的重要零件，用于装配石墨密封环和其它零件，组成石墨密封装置。某石墨密封座是某舰船发动机上所用石墨密封座，最大直径为φ288mm，在石墨密封座类零件中属于大型件，零件材料属于难加工材料（1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN），且加工精度要求非常高，其加工精度将直接影响石墨密封装置的密封性能。

1 零件改善前状态

现有零件加工路线：毛料、粗车一端、粗车另一端、标刻、去应力热处理、磨基准面、研磨基准面、车大端、车小端、车小端内孔、铣螺尾、钻孔、标印、钻铰孔、去毛刺、清洗、钻径向小孔、去毛刺、磨内端面、清洗、中间检验、磁力探伤、研磨、清洗、最终检验、油封入库。

图1 某石墨密封座图示

从工艺路线及图示中可以看出，零件的主要尺寸为车加工保证，余量也主要靠车加工去除；其密封端面的最后由研磨保证，研磨工序去除余量在0.02mm-0.05mm之间，这就需要严格控制零件变形量，保证研磨工序的顺利进行。

由于材料本身为难加工材料，首先在车削过程中刀具磨损严重，尤其是加工零件内腔时使用的手磨刀具，磨损更为严重，使加工应力聚增，造成应力变形的质量隐患，同时加工表面质量无法满足精度要求，给后续工序加工带来严重的质量问题。其次原工艺规程中留给精车的余量也比较大，导致精车的3道工序加工效率很低，3道工序总加工时间（不包含准备时间）超过4.5h，已成为生产瓶颈。另外精车余量大的问题间接造成加工变形，影响加工质量[1]。

2 技术难点

2.1 零件精度要求高

某石墨密封座是某舰船发动机上所用石墨密封座，最大直径为φ288mm，在石墨密封座类零件中属于大型件。其基准A尺寸公差为0.032mm，基准B要求垂直度0.03mm，外圆同轴度要求0.05mm，精度要求非常高，加工精度将直接影响石墨密封装置的密封性能。

2.2 刀具磨损严重

零件材料为1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN，是难加工材料。在车加工零件时，刀具磨损严重，尤其是加工大端内腔型面时，由于没有机夹刀具，采用的手磨刀具，磨损更为严重，使加工应力聚增，造成应力变形，并且存在质量隐患[2]。

2.3 精加工效率低

由于材料本身为难加工材料，而原工艺规程中留给精车的余量也比较大，导致精车的3道工序加工效率很低，3道工序总加工时间（不包含准备时间）超过4.5h，已成为生产瓶颈。精加工余量大也导致“去应力热处理”时，应力去除不充分，造成零件变形。

3 解决方案

预通过试验加工，确定适合（材质）切削刀片，解决减少变形问题及加工成本问题；通过试验加工，确定合理的切削参数，保证加工质量，提高效率；预通过调整半精加工工序尺寸，使精车加工余量均匀，加工效率，提高效率[3]。

4 试验过程

4.1 固化加工参数及刀具消耗

原加工过程中刀具并没有固化到数控工部卡中，并存在使用手磨刀具的情况，刀具磨损也没有具体的统计数值。工艺规程更改后，精车过程有了很大变化，工艺人员根据更改后的工艺规程重新编制了数控程序，优化了走刀路线及加工参数，并同现场操作者共同确定了加工刀具，采用机夹刀片（GIMY 4201C908、A4SM2525M0520）代替手磨削的焊接车刀，解决了难加工材料（1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN）的加工问题。并通过2批次零件的试验加工，摸索出了刀具损耗。

4.2 调整精车余量

原工艺规程中粗车之后余量很大，包括外圆安装边、内腔型面、内孔台阶等位置并没有加工，大量的余量在精车中去除，造成去应力热处理并没有起到应有的效果。不仅造成了精车加工效率低下、刀具磨损严重，也是零件变形的主要原因。工艺人员通过更改工艺文件对加工余量进行了调整，按最终零件尺寸留1.5mm余量去进行去应力热处理。

5 结论

通过2批次共9件零件的试验加工，改进效果明显，3道精车工序的加工时间由4.5h（不包括准备时间）缩减到了3h（不包括准备时间），改进后的数控刀具及损耗已经固化到数控工部卡中。零件的变形也得到了较好的控制，为后续的研磨加工打下了很好的基础。

通过此次攻关，不仅完成既定的攻关目标，解决了生产瓶颈问题。也使得工艺人员及数控操作人员的技术水平得到了很大的提高，在解决复杂件的数控车加工方面积累了很宝贵的经验。