提高某石墨密封座精車加工效率

甕濱濱

沈陽黎明航空零部件制造有限公司 遼寧沈陽 110043

石墨密封裝置是目前航空發動機所采用的先進的密封形式，由石墨密封座、石墨密封件、波簧、圍簧、卡圈等零件組成，石墨密封座是其中的重要零件，用于裝配石墨密封環和其它零件，組成石墨密封裝置。某石墨密封座是某艦船發動機上所用石墨密封座，最大直徑為φ288mm，在石墨密封座類零件中屬于大型件，零件材料屬于難加工材料（1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN），且加工精度要求非常高，其加工精度將直接影響石墨密封裝置的密封性能。

1 零件改善前狀態

現有零件加工路線：毛料、粗車一端、粗車另一端、標刻、去應力熱處理、磨基準面、研磨基準面、車大端、車小端、車小端內孔、銑螺尾、鉆孔、標印、鉆鉸孔、去毛刺、清洗、鉆徑向小孔、去毛刺、磨內端面、清洗、中間檢驗、磁力探傷、研磨、清洗、最終檢驗、油封入庫。

圖1 某石墨密封座圖示

從工藝路線及圖示中可以看出，零件的主要尺寸為車加工保證，余量也主要靠車加工去除；其密封端面的最后由研磨保證，研磨工序去除余量在0.02mm-0.05mm之間，這就需要嚴格控制零件變形量，保證研磨工序的順利進行。

由于材料本身為難加工材料，首先在車削過程中刀具磨損嚴重，尤其是加工零件內腔時使用的手磨刀具，磨損更為嚴重，使加工應力聚增，造成應力變形的質量隱患，同時加工表面質量無法滿足精度要求，給后續工序加工帶來嚴重的質量問題。其次原工藝規程中留給精車的余量也比較大，導致精車的3道工序加工效率很低，3道工序總加工時間（不包含準備時間）超過4.5h，已成為生產瓶頸。另外精車余量大的問題間接造成加工變形，影響加工質量[1]。

2 技術難點

2.1 零件精度要求高

某石墨密封座是某艦船發動機上所用石墨密封座，最大直徑為φ288mm，在石墨密封座類零件中屬于大型件。其基準A尺寸公差為0.032mm，基準B要求垂直度0.03mm，外圓同軸度要求0.05mm，精度要求非常高，加工精度將直接影響石墨密封裝置的密封性能。

2.2 刀具磨損嚴重

零件材料為1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN，是難加工材料。在車加工零件時，刀具磨損嚴重，尤其是加工大端內腔型面時，由于沒有機夾刀具，采用的手磨刀具，磨損更為嚴重，使加工應力聚增，造成應力變形，并且存在質量隱患[2]。

2.3 精加工效率低

由于材料本身為難加工材料，而原工藝規程中留給精車的余量也比較大，導致精車的3道工序加工效率很低，3道工序總加工時間（不包含準備時間）超過4.5h，已成為生產瓶頸。精加工余量大也導致“去應力熱處理”時，應力去除不充分，造成零件變形。

3 解決方案

預通過試驗加工，確定適合（材質）切削刀片，解決減少變形問題及加工成本問題；通過試驗加工，確定合理的切削參數，保證加工質量，提高效率；預通過調整半精加工工序尺寸，使精車加工余量均勻，加工效率，提高效率[3]。

4 試驗過程

4.1 固化加工參數及刀具消耗

原加工過程中刀具并沒有固化到數控工部卡中，并存在使用手磨刀具的情況，刀具磨損也沒有具體的統計數值。工藝規程更改后，精車過程有了很大變化，工藝人員根據更改后的工藝規程重新編制了數控程序，優化了走刀路線及加工參數，并同現場操作者共同確定了加工刀具，采用機夾刀片（GIMY 4201C908、A4SM2525M0520）代替手磨削的焊接車刀，解決了難加工材料（1Cr16Co5Ni2Mo1WVNbN）的加工問題。并通過2批次零件的試驗加工，摸索出了刀具損耗。

4.2 調整精車余量

原工藝規程中粗車之后余量很大，包括外圓安裝邊、內腔型面、內孔臺階等位置并沒有加工，大量的余量在精車中去除，造成去應力熱處理并沒有起到應有的效果。不僅造成了精車加工效率低下、刀具磨損嚴重，也是零件變形的主要原因。工藝人員通過更改工藝文件對加工余量進行了調整，按最終零件尺寸留1.5mm余量去進行去應力熱處理。

5 結論

通過2批次共9件零件的試驗加工，改進效果明顯，3道精車工序的加工時間由4.5h（不包括準備時間）縮減到了3h（不包括準備時間），改進后的數控刀具及損耗已經固化到數控工部卡中。零件的變形也得到了較好的控制，為后續的研磨加工打下了很好的基礎。

通過此次攻關，不僅完成既定的攻關目標，解決了生產瓶頸問題。也使得工藝人員及數控操作人員的技術水平得到了很大的提高，在解決復雜件的數控車加工方面積累了很寶貴的經驗。