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摘要：蜂窝件是飞机发动机中涡轮内的空气封严组件，由薄壁的环形件与蜂窝钎焊而成，通常采用电火花加工。本文根据RR蜂窝件包的32个蜂窝组件的结构形式和加工难点，针对蜂窝件在电火花加工过程中存在蜂窝密封面烧伤，废品率高，生产效率低等问题进行了研究，开发出一种新的蜂窝密封面加工技术—机械磨加工和数控铣加工，实践证明：该加工方法达到了保证蜂窝密封面的加工质量，满足了用户对产品的精度要求。
关键词：蜂窝件；电火花加工；机械磨加工；数控铣加工；
蜂窝件是飞机发动机中涡轮内的空气封严组件，因此被广泛使用。蜂窝件的蜂窝是由薄金属片压制成型后经钎焊而成的蜂窝状构件，蜂窝组件是薄壁的环形件与蜂窝经钎焊组合而成的，在航空发动机中起关键的密封作用[1]。其技术条件要求高，结构形状复杂，刚性极差，轻微的机械切削力都会引起蜂格变形，因而蜂窝密封面的加工一般是无法采用传统的机械加工来完成的，通常只能利用电火花加工无切削力的特点，来加工蜂窝密封面。但随着蜂窝组件数量增多，批量增大，而电火花加工效率很低，容易出现拉弧放电烧伤蜂窝密封面的现象，废品率高，成为蜂窝加工的“瓶颈”，导致远不能满足用户的需求[2-3]。
1 蜂窝件结构
以RR蜂窝件包的32个蜂窝组件为例。蜂窝结构是一种由0.079mm厚的金属箔带成形后经点焊连接起来，形成多个开式连续分部的蜂格，其蜂格尺寸为1.57mm或1.59mm，具体结构如下图1所示，其中右图为横截面图。
蜂窝组件是由蜂窝结构環形条带和薄壁环形件用钎焊方法连接形成的，钎焊不能保证设计图尺寸精度，只是完成了连接和设计的刚性要求，尺寸精度和技术条件还需要进一步的加工来保证。因机械加工过程中切削力会引起变形，加工蜂窝密封面首选电火花加工，在试制过程中发现电火花加工的蜂窝密封面的工艺质量稳定性差，并且加工效率低和工具电极损耗大等问题，严重影响了加工质量，阻碍了蜂窝件包的试制进程。
2蜂窝密封面加工新技术
针对蜂窝的形状复杂、刚性差、断续切削、较大的切削力会引起变形的特点，首先提出采用机械磨削和数控铣加工方法加工蜂窝密封面，具体加工试制方法如下：
2.1磨加工蜂窝密封面
通过在内圆磨床反复多次的磨加工试验，终于选择出适合磨加工蜂窝的砂轮材料和粒度，并调整出合理的加工参数。如选用氧化铝砂轮，粒度为80，切削参数为线速度为25-32m/s，进给量为0.005-0.002mm。结果证明，在磨床上加工的蜂窝不仅消除了电火花加工拉弧放电烧伤蜂窝密封面的质量隐患，加工质量稳定，而且大大提高了工效。
2.2 铣加工蜂窝密封面
因蜂窝组件中有些设计结构较为特殊，并不是所有蜂窝都能用常规磨削代替电火花磨加工的，因此，在磨加工蜂窩的基础上，又进一步提出用铣削的方法加工蜂窝密封面的设想。
粗铣蜂窝密封面时，主轴转速1000r/min，通过转台走刀的形式进行加工，进刀量为0.4mm， 铣加工蜂窝密封面零件高度为8mm。线速度为31.4m/min，铣加工完后蜂窝密封面的状态见下图2所示。由图2可见，蜂窝密封面毛刺向蜂窝走刀方向一侧倾斜，而且毛刺的翻边量很大，用高压水枪很难去除。毛刺的翻边大小为0.3mm—0.5mm，所以这种方式铣加工是不符合要求的。
通过大量的试验加工，发现蜂窝密封面铣加工的主要问题在于：如何控制铣加工参数；铣削方式的选择以及刀具上是否可以做改进。通过反复试验和分析论证，最终采取如下技术措施：
（1）粗铣蜂窝密封面时，将主轴转速提高至2200 r/min—2500 r/min。进刀量改为0.15mm—0.2mm。线速度提高至78.5m/min。
（2）采用顺铣方式铣蜂窝密封面，使零件切削力朝同一个方向。这样减轻蜂窝密封面毛刺的翻边现象。
（3）刀具的优化，采用玉米锯齿整体合金铣刀，刀具型号CBDB1000AXBS K600其排屑槽比较小。而且每一个玉米齿都很锋利。
采取上述技术措施并进行了试加工：蜂窝密封面的铣削后的状态如上图3所示.由图3可见，蜂窝密封面毛刺明显小了很多，由原来的0.3mm—0.5mm，变成现在的不到0.1mm，而且很薄，高压水枪能够冲掉一半以上，其加工的表面质量已接近电火花加工蜂窝密封面的质量。
试验证明，蜂窝密封面的数控铣加工是可行的。虽然目前数控铣加工不能完全代替电火花加工，但是，它完全可以用于蜂窝密封面的粗加工，去除蜂窝密封面的大部分余量，单边留0.2mm的余量，再采用电火花精加工蜂窝密封面达到图纸尺寸。与原来蜂窝密封面传统的加工方式（即粗加工和精加工都是采用电火花）相比，使用了数控铣削粗加工蜂窝密封面的生产效率高，加工成本低。原来电火花磨加工蜂窝密封面时，用在粗磨蜂窝密封面的时间占磨加工蜂窝密封面总工时的3/4。现用数控铣粗加工蜂窝密封面，粗加工时间将提高15～20倍，由原来的6～8小时降低为现在的0.5～0.33小时。例如一个Φ600蜂窝零件电火花粗加工蜂窝密封面需要6～8小时。而用数控铣粗加工蜂窝密封面只需要30分钟。
3 结论
针对蜂窝密封面电火花加工过程中工艺质量稳定性差，加工效率低和工具电极损耗大等问题，提出了采用机械磨削和数控铣加工方法加工蜂窝密封面的加工方法，通过试制结果表明：通过选定合适的加工参数，在加工效率提高数倍的前提下，其表面加工质量接近电火花加工蜂窝密封面的表面质量。现在不仅把这种工艺用于RR蜂窝件，还用于ITP和GEAE蜂窝件。该加工工艺方法突破了惯性思维，抛开传统的蜂窝密封面只能用电火花磨加工的理念，提出了磨加工和数控铣加工蜂窝密封面的方法，为以后加工蜂窝零件提供了新的加工工艺方法。若在刀具和设备上再进一步改进，有望实现用高速铣削来代替电火花加工蜂窝密封面。
参考文献：
[1]马铁军，杨思乾，钱虎等.蜂窝结构环形件的微型点焊[J].航空精密制造技术，2006，42（2）：46-48.
[2]曹赋升.航空发动机蜂窝结构的修理[J].焊接，1995，（9）：14-16.
[3]尹汉锋，文桂林，马传帅等.蜂窝结构缓冲装置的优化设计[J].中国机械工程，2011，22（10）：1153-1158.
作者简介：
胡彦彬（1979— ），男，江西景德镇人，中国航发成都发动机有限公司工程中心副主任，机械工程师，主要研究方向为机械制造。
关键词：蜂窝件；电火花加工；机械磨加工；数控铣加工；
蜂窝件是飞机发动机中涡轮内的空气封严组件，因此被广泛使用。蜂窝件的蜂窝是由薄金属片压制成型后经钎焊而成的蜂窝状构件，蜂窝组件是薄壁的环形件与蜂窝经钎焊组合而成的，在航空发动机中起关键的密封作用[1]。其技术条件要求高，结构形状复杂，刚性极差，轻微的机械切削力都会引起蜂格变形，因而蜂窝密封面的加工一般是无法采用传统的机械加工来完成的，通常只能利用电火花加工无切削力的特点，来加工蜂窝密封面。但随着蜂窝组件数量增多，批量增大，而电火花加工效率很低，容易出现拉弧放电烧伤蜂窝密封面的现象，废品率高，成为蜂窝加工的“瓶颈”，导致远不能满足用户的需求[2-3]。
1 蜂窝件结构
以RR蜂窝件包的32个蜂窝组件为例。蜂窝结构是一种由0.079mm厚的金属箔带成形后经点焊连接起来，形成多个开式连续分部的蜂格，其蜂格尺寸为1.57mm或1.59mm，具体结构如下图1所示，其中右图为横截面图。
蜂窝组件是由蜂窝结构環形条带和薄壁环形件用钎焊方法连接形成的，钎焊不能保证设计图尺寸精度，只是完成了连接和设计的刚性要求，尺寸精度和技术条件还需要进一步的加工来保证。因机械加工过程中切削力会引起变形，加工蜂窝密封面首选电火花加工，在试制过程中发现电火花加工的蜂窝密封面的工艺质量稳定性差，并且加工效率低和工具电极损耗大等问题，严重影响了加工质量，阻碍了蜂窝件包的试制进程。
2蜂窝密封面加工新技术
针对蜂窝的形状复杂、刚性差、断续切削、较大的切削力会引起变形的特点，首先提出采用机械磨削和数控铣加工方法加工蜂窝密封面，具体加工试制方法如下：
2.1磨加工蜂窝密封面
通过在内圆磨床反复多次的磨加工试验，终于选择出适合磨加工蜂窝的砂轮材料和粒度，并调整出合理的加工参数。如选用氧化铝砂轮，粒度为80，切削参数为线速度为25-32m/s，进给量为0.005-0.002mm。结果证明，在磨床上加工的蜂窝不仅消除了电火花加工拉弧放电烧伤蜂窝密封面的质量隐患，加工质量稳定，而且大大提高了工效。
2.2 铣加工蜂窝密封面
因蜂窝组件中有些设计结构较为特殊，并不是所有蜂窝都能用常规磨削代替电火花磨加工的，因此，在磨加工蜂窩的基础上，又进一步提出用铣削的方法加工蜂窝密封面的设想。
粗铣蜂窝密封面时，主轴转速1000r/min，通过转台走刀的形式进行加工，进刀量为0.4mm， 铣加工蜂窝密封面零件高度为8mm。线速度为31.4m/min，铣加工完后蜂窝密封面的状态见下图2所示。由图2可见，蜂窝密封面毛刺向蜂窝走刀方向一侧倾斜，而且毛刺的翻边量很大，用高压水枪很难去除。毛刺的翻边大小为0.3mm—0.5mm，所以这种方式铣加工是不符合要求的。
通过大量的试验加工，发现蜂窝密封面铣加工的主要问题在于：如何控制铣加工参数；铣削方式的选择以及刀具上是否可以做改进。通过反复试验和分析论证，最终采取如下技术措施：
（1）粗铣蜂窝密封面时，将主轴转速提高至2200 r/min—2500 r/min。进刀量改为0.15mm—0.2mm。线速度提高至78.5m/min。
（2）采用顺铣方式铣蜂窝密封面，使零件切削力朝同一个方向。这样减轻蜂窝密封面毛刺的翻边现象。
（3）刀具的优化，采用玉米锯齿整体合金铣刀，刀具型号CBDB1000AXBS K600其排屑槽比较小。而且每一个玉米齿都很锋利。
采取上述技术措施并进行了试加工：蜂窝密封面的铣削后的状态如上图3所示.由图3可见，蜂窝密封面毛刺明显小了很多，由原来的0.3mm—0.5mm，变成现在的不到0.1mm，而且很薄，高压水枪能够冲掉一半以上，其加工的表面质量已接近电火花加工蜂窝密封面的质量。
试验证明，蜂窝密封面的数控铣加工是可行的。虽然目前数控铣加工不能完全代替电火花加工，但是，它完全可以用于蜂窝密封面的粗加工，去除蜂窝密封面的大部分余量，单边留0.2mm的余量，再采用电火花精加工蜂窝密封面达到图纸尺寸。与原来蜂窝密封面传统的加工方式（即粗加工和精加工都是采用电火花）相比，使用了数控铣削粗加工蜂窝密封面的生产效率高，加工成本低。原来电火花磨加工蜂窝密封面时，用在粗磨蜂窝密封面的时间占磨加工蜂窝密封面总工时的3/4。现用数控铣粗加工蜂窝密封面，粗加工时间将提高15～20倍，由原来的6～8小时降低为现在的0.5～0.33小时。例如一个Φ600蜂窝零件电火花粗加工蜂窝密封面需要6～8小时。而用数控铣粗加工蜂窝密封面只需要30分钟。
3 结论
针对蜂窝密封面电火花加工过程中工艺质量稳定性差，加工效率低和工具电极损耗大等问题，提出了采用机械磨削和数控铣加工方法加工蜂窝密封面的加工方法，通过试制结果表明：通过选定合适的加工参数，在加工效率提高数倍的前提下，其表面加工质量接近电火花加工蜂窝密封面的表面质量。现在不仅把这种工艺用于RR蜂窝件，还用于ITP和GEAE蜂窝件。该加工工艺方法突破了惯性思维，抛开传统的蜂窝密封面只能用电火花磨加工的理念，提出了磨加工和数控铣加工蜂窝密封面的方法，为以后加工蜂窝零件提供了新的加工工艺方法。若在刀具和设备上再进一步改进，有望实现用高速铣削来代替电火花加工蜂窝密封面。
参考文献：
[1]马铁军，杨思乾，钱虎等.蜂窝结构环形件的微型点焊[J].航空精密制造技术，2006，42（2）：46-48.
[2]曹赋升.航空发动机蜂窝结构的修理[J].焊接，1995，（9）：14-16.
[3]尹汉锋，文桂林，马传帅等.蜂窝结构缓冲装置的优化设计[J].中国机械工程，2011，22（10）：1153-1158.
作者简介：
胡彦彬（1979— ），男，江西景德镇人，中国航发成都发动机有限公司工程中心副主任，机械工程师，主要研究方向为机械制造。