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自动化修理是发动机整体叶盘应用的关键因素。本文介绍的自适应CNC技术可以自动化地修理发动机叶片并提高整个维修供应链的效率。

航空发动机零部件的自动化修理

Automated Repair of Aero-engine Components

!陈文

在

航空发动机维修业，自动化的修理工艺及自适应切削加工方法

总的可修理性并且找出损伤及其位置。然后用NC切削工艺对损伤处进行清理以便进行修补，修补的方法是用激光焊。最后是对焊补区在NC铣削设备上进行重新仿形铣（用铣床）、抛光（用柔性砂轮）。

复杂部件

对于像整体叶盘、叶轮之类更复杂零件的修理，在自动化方面则要下更大的工夫。这些发动机部件需要先进的5坐标NC工艺。因此，名义几何参数的

非常重要。在考虑用整体叶盘代替普通叶盘时，其可行性取决于有无自动化的修理能力。手工修理，特别是焊接和再仿形铣工艺，因为缺乏满意的可靠性、质量及竞争力，不能用于现代化的整体叶盘修理。因此，在军民用发动机中采用整体叶盘时，自动化修理是一关键因素。

目前发动机零部件修理的大部分工艺均是手工进行的，从成本及可靠性来看不能令人满意。另一个共性问题是整体叶盘及叶轮等部件太复杂，不能进行有效的手工处理，需要用自动化的修理系统。

自适应切削法可以补偿零件与零件之间的差异以及夹具定位不准确等问题，使工件的公差保持极小。数控（NC）路径对实际工件几何形状的几何适应是自动完成的。自适应系统被整合到焊机、机床工具以及现有的

CAD数据（通过逆向工程或者从原设

备制造商取得）以及关于名义几何参数的CAM生成的NC程序，就成为自适应过程的附加的输入量。

在叶尖、边缘、角及叶型上碰到的不同类型的损伤必须加以不同考虑。特别是主要用于军用发动机前端的整体叶盘可能受到严重损伤。而叶轮、高压压气机整体叶盘通常只需修复磨损区。修理有如下几种方式：

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单个叶片

叶尖和边缘的修复是压气机及涡轮叶片的标准修理过程。对于此类型的零件的修理已有可靠的NC设备和自适应应用软件，可用于激光涂覆，以及清理、再仿形铣和抛光用的NC切削加工。此方法可处理任何三维形状的叶片。名义几何参数（主几何参数）是用切削设备上常用的触发式探头根据一个新的或修理好的叶片以自动逆向工程的方式提供。同样的设备也可用作其他修理，例如带冠叶片（刀刃封严件、互换面）、导向叶片（如叶型、叶根缘板）的修复、整体叶盘叶尖的修理等。

自适应应用软件包加上标准的5坐标切削机床构成修理站，可用于自动修复单个叶片，使其成为终加工的叶片。用户还可自己编程，进行新叶片的修理或改变加工方式，可加快响应时间并降低成本。当采用自适应方案时，还可以省去价格昂贵的标准夹具的使用。

叶尖、边缘、角及叶型的焊接；角、边缘、叶尖的打补丁；用线性摩擦焊更换整个叶片。

自动化的修理过程包括以下几个步骤：

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检验（发现修理及其部位）；清理（清理/铣削修理区）；焊接（激光焊涂覆）；

再仿形铣（对焊接及打补丁部

CMM、CAD、CAM及CAO环境中。

在维修中特别耗时并需要高精度的工序是检查、焊接、铣削及抛光。航空发动机部件的自动化维修工艺在多数情况下，按如下顺序进行：第一步是对零件进行目视检查及CMM检验以观察其

位重新仿形）。

虽然没有必要让所有的工序全部实现自动化，但是安装数据处理系统可以改进效率，因为它可以在维修链上促

航空维修与工程2005/4

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