航空发动机作为国家国力和军力的象征，在国家安全和经济建设中扮演着重要角色。随着国防预算的增加和航空发动机重大专项的启动，航空发动机的研发和生产技术面临着新的挑战和机遇。本文旨在介绍一项关于航空发动机细长轴类零件生产技术的研究成果，探讨其在提升国内航空发动机核心研制能力方面的意义和应用前景。

1前景措施

航空发动机是一个国家国力和军力的象征,在维护国家安全和国民经济建设中起着重要作用。据互联网信息,2013年中国国防预算7,200亿元人民币,国防预算占中央财政支出比例稳定在10%左右;最近3年国防预算年均增幅保持在10%左右的水平,预计未来5年仍将保持年均10%的增幅。目前,航空发动机和燃气轮机“两机”科技重大专项已经顺利成为国家第20个重大技术专项,这也意味着航空发动机和燃气轮机重大专项即将启动,这无疑是一个积极的市场信号,将为航空发动机和燃气轮机的飞跃发展奠定坚实的基础。作为航空发动机关键核心零部件之一,航空发动机轴类件的加工,必须实现高精度、小变形、高效率、低成本等指标,以有效缩短产品研发周期、提高工作效率,并大大降低呈报率。该研制技术既可以广泛运用于国内军用、民用航空发动机领域,又可运用到外贸航空发动机领域,还可延伸到燃气轮机领域,市场前景广阔。

2航空发动机细长轴类零件精密制造技术

2.1深孔加工技术

常用的深孔加工方式是内排屑加工系统，但由于切屑要通过刀具内部空腔排出，因此刀具直径偏大，一般用于加工Φ18mm以上的孔。因此，对于长径比＞10，直径小于20mm的小直径深孔，枪钻几乎是唯一最有效的加工刀具，而且长径比越大，枪钻的优势越明显。枪钻可分为单沟枪钻和双沟枪钻两种类型。枪钻由头部、钻杆、钻柄三部分组成，一般采用整体硬质合金结构，或钻头采用硬质合金，钻杆用钢管轧制而成，然后将钻头和钻杆无缝焊接到一起。枪钻的钻尖形状复杂，几何参数也较多，枪钻内部有冷却液输入孔，外部有一条贯穿前后的V形槽。随着机械制造业的发展，对小直径深孔的加工需求急剧增加，而枪钻在小直径深孔加工中有着其它刀具无法替代的优势，所以枪钻在机械制造业日益受到重视。

2.2枪钻孔加工技术

Astakhov等研究了在刀具运动、工件静止的情况下，枪钻入钻喇叭口的形成原理。并从枪钻钻入的稳定性入手，分析了从钻尖接触工件到钻头完全钻入工件的过程，剖析了各方面因素(如支撑面位置、导向套、刀具角度等)对钻入稳定性的影响，并对提高枪钻钻入的稳定性提出了合理化建议。天津大学的杜云芝通过有限元分析，建立了枪钻和麻花钻的三维模型，用有限元法动态模拟了钻削加工过程，验证了钻削过程动态有限元模拟的可行性，并对比了不同钻速下两种钻头加工过程中的应力、应变场、温度分布、材料流动以及切屑成形，进而间接分析了其垂直度的差别。华南理工大学的梁浩文通过实验，研究了枪钻加工工艺以及转速对工件质量的影响，包括工件的出入口直径差、孔径偏差、圆度、轴线偏差等，指出在进给速度、冷却液压力一定的情况下，随着枪钻钻速的增加，刀具的振动变大，出入口的直径差增大，而出入口的轴线偏差和圆度随钻速的增加波动较小。

2.3细长轴、薄壁轴加工技术

细长的轴类零件，如光杠、丝杠、曲轴、凸轮轴等，在从淬火对流阶段的开始，若对应的温度过低则沸腾期加长，导致马氏体转变过于激烈，产生很大的内应力，从而有很大的变形。温度太高，理论上讲，会有一些钢材的冷却特性曲线与它的C曲线相碰，从而产生珠光体或者贝氏体组织，引起钢材硬度不足。在加工和运输中也很容易产生弯曲变形，为了解决上述问题，大多数在加工中都安排了冷校直工序，虽然这种方法简单方便，但会带来内应力，引起工件变形而影响加工精度。因为零件的冷校直只是处于一种暂时的相对平衡状态，只要外界条件变化，就会使内应力重新分布而使工件产生变形。因此，对于精密零件的加工一般是不允许安排冷校直工序的。因为冷校直是在与变形相反的方向施加作用力，使工件反方向弯曲产生塑性变形，从而达到校直的目的。但由于工件内部应力很不稳定，故经过一段时间后，随着应力的释放，变形还会恢复。对于精度要求较高的细长轴（如丝杠），一般不允许冷校直，而是依靠增大加工余量，通过加工者的多次切削或磨削来修正细长轴的弯曲。

2.4复杂孔系轴加工技术

5轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。国际上把5轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化技术水平的标志。OPEN MIND 是首家为工具和模具制造提供此项技术的 CAM/CAD 开发商，而且还在此领域拥有多项专利。25 年来，OPEN MIND 一直是全球技术领导者，也是独立于机床和控制器编程的最受欢迎的解决方案提供商之一！创新的 hyperMILL® 加工方法已成为所有行业的基准。但开发工作尚未结束，使用现代刀具进行更高效加工的新机会不断涌现。hyperMILL® MAXX Machining 高性能套件是继5轴之后掀起的另一个革新，其包含钻孔、粗加工和精加工三大模块。两年前，OPEN MIND 开发出创新的 5 轴策略，并且开发了锥形圆桶刀。这种高端刀具与 OPEN MIND 的创新加工策略相结合，表面加工效率提高 90% 之多，质量也得到大幅提高。

3应用前景

航空发动机和燃气轮机重大专项以及中国国防预算的稳定增长趋势来看，航空发动机行业面临着广阔的发展前景。首先，随着国家对航空发动机和燃气轮机技术的重视和投入，将会进一步促进该行业的技术创新和产品升级。这意味着更先进、更高效、更可靠的航空发动机将不断涌现，为国家的国防安全和民用航空运输提供更加可靠的动力支持。

其次，航空发动机轴类件加工技术的提升将直接推动整个航空发动机产业链的升级。高精度、小变形、高效率、低成本的加工技术将使得航空发动机的制造更加精密、更加可靠，同时也将降低生产成本，提高生产效率。这将有助于提升国内航空发动机制造业的竞争力，同时也能够满足国内外市场对高品质航空发动机的需求。

最后，航空发动机和燃气轮机的广泛应用领域也为该行业的发展提供了巨大的市场空间。不仅可以满足国内军用和民用航空领域的需求，还可以拓展到国际外贸市场和燃气轮机领域，进一步扩大产业规模和市场份额。因此，可以预见，随着技术不断创新和市场需求的不断增长，航空发动机行业将迎来更加繁荣的发展局面。

4结束语

航空发动机细长轴类零件的精密制造技术对于提升国内航空发动机的核心竞争力具有重要意义。本文介绍的研究成果为航空发动机行业的发展提供了新的思路和方法，希望能够在国内外航空发动机领域取得更大的突破和进展，为国家的经济建设和国防事业做出更大的贡献。

参考文献

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[2]王华辉,曲轴类零件精密制造技术研究与应用.四川省,南充隆固机械工业有限公司,2020-12-10.