丁文锋 李本凯 傅玉灿 徐九华

南京航空航天大学机电学院，南京，210016

0 引言

航空发动机和燃气轮机是一个国家科技发展水平和综合国力的体现，其性能优劣直接关系到各种高端装备的使用性能、安全性和可靠性[1]。涡轮盘是航空发动机和燃气轮机最重要的热端部件和关键转动件[2]，工作环境极其恶劣。榫连接结构由于质量小、材料利用率高、拆装方便等优势，被广泛应用于涡轮盘与叶片的连接[3]。榫接结构精细复杂，并且应力对尺寸大小和精度非常敏感，甚至榫槽的某些关键尺寸形状参数仅改变1%就会导致9%以上的应力变化[4]。另外，涡轮盘榫槽连接部位需要长期承受高温高压及高离心力等交变载荷的综合作用，榫接结构断裂成为了涡轮部件失效的重要形式(约占50%)[5]。由此可知，榫槽加工质量对航空发动机和燃气轮机的服役能力具有极其重要的影响。

涡轮盘榫槽尺寸小、结构复杂精密，对加工后的表面质量以及轮廓精度等要求严格。通常，线轮廓精度在几十微米甚至十几微米之内，表面粗糙度Ra要求小于0.8 μm[6]。此外，选用的材料一般为具有高强度、高韧性、良好的耐腐蚀性和组织稳定性的高温合金和钛合金类难加工材料[7-8]。随着各类高端装备技术性能的不断提高以及新材料的革新换代，涡轮盘榫槽部位的加工难度越来越大，传统加工方式在加工效率、质量和精度等方面越来越难以满足需求，这使得榫槽精密加工技术成为制约航空发动机等装备性能进步的技术瓶颈和卡脖子难题。……