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五轴加工零件在航天领域上有什么优势

针对航空航天领域内应用的叶轮,叶片和整体叶盘等零件,三轴设备由于干涉原因无法满足工艺要求。而五轴叶轮加工机床就可以满足。同时五轴机床还可以使用更短的刀具进行加工,提升系统刚性,而且能减少刀具的数量,避免了专用刀具的产生。


在整体叶轮出现之前,发动机的转子叶片需要通过榫头、榫槽及锁紧装置等连接到叶轮上,但这种结构逐渐无法满足高性能航空发动机的需求。发动机转子叶片和轮盘一体的整体叶轮随之被设计出来,目前已成为高推重比发动机的必选结构,在军用、民用航空发动机上都得到了广泛应用,选用五轴叶轮加工的处理方式主要有以下优势:


1. 减重


由于叶轮的轮缘处不需要五轴对外加工出安装叶片的榫槽,轮缘的径向尺寸可大大减少,从而显著减轻转子质量。


2. 减少零件数目


除了因为轮盘和叶片成为一体,锁紧装置的减少也是重要原因。航空发动机对可靠性的要求极为严苛,简化的转子结构对提高可靠性有很大作用,五轴叶轮加工的一体成形,刚好解决这一问题。


3. 减少气流损失


消除了传统连接方式中的间隙会造成的逸流损失,提高了发动机工作效率,增加了推力。


既减轻了重量又提高了推力,如此有利于提高推重比的整体叶轮自然也不是容易摘得的“明珠”。一方面,整体叶轮多使用钛合金、高温合金等难加工材料;另一方面,其叶片薄且叶型复杂,这都对制造技术提出了极高的要求。五轴对外加工的高速切削功能,对于高强度、高硬度有着较高的加工优势。