葉片是航空發動機的主要零件，其特點表現為形狀和載荷情況十分復雜，且尺寸大小相差懸殊。一般來說
，葉片的加工工作量占整臺發動機加工工作量的30%~40%[1]。沈陽第一機床廠葉片的主要制造工藝過程分為毛坯制造和機
械加工兩大階段。葉片毛坯的制造一般有鑄造和鍛造2種。鑄造工藝多用于渦輪工作葉片和導向器葉片，
特別是空心葉片，沈陽第一機床廠目前已由普通鑄造發展為熔模精密鑄造。鍛造葉片最大的優勢就是葉片強度高，但鍛造
模具的加工難度大，費用高。葉片鍛造工藝也已由半精鍛逐步發展為精鍛。無余量精密鍛造葉片成為今后
壓氣機葉片制造的發展趨勢。
由此可見，葉片精密鑄模和精密鍛模是葉片制造的重要工裝。精鑄模和精鍛模的型腔曲面與葉片曲面配對
，形狀復雜；種類多，批量小；材料的可加工性差，沈陽第一機床廠尤其是鍛模。據統計，葉片模具的設計和制造周期占
整個航空發動機設計制造周期的30%[2]，對發動機的制造質量、生產周期、制造成本有直接影響。
高速切削具有高效、高精度、能切削高硬材料、工件表面質量高等一系列優點。雖然在機床、刀具方面的
一次性投資較高，但綜合考慮葉片模具的生產效率、成品率、使用壽命以及磨損后的可修復性，高速銑削
仍是解決航空發動機葉片模具高效、低成本制造問題的最有效方法。
迄今，高速切削技術在航空制造業、沈陽第一機床廠汽車制造業、模具工業中應用最為廣泛并最為成功。在航空制造業的
應用，主要集中在飛機整體結構件和航空發動機高硬合金零件（主要為葉片）的高速切削上，而有關航空
發動機壓氣機葉片和渦輪葉片模具的高速銑削技術和工藝，關注者不多。
葉片模具機械加工工藝分析
1 材料分析
葉片材料有鋁合金、鈦合金和不銹鋼，沈陽第一機床廠其精鑄模具或鍛造模具的型體和型芯，材料一般為合金鋼并經過淬
硬處理（即淬硬鋼），如5CrNiMo。淬硬鋼一般指經過淬火并回火后硬度達到HRC 50以上的鋼[3]。淬硬鋼
材料的硬度高，耐磨性好，塑性差；導熱性能差，導熱系數約為45鋼的1/7。淬硬鋼材料的硬度和強度取
決于組織中馬氏體的含碳量。
葉片模具材料的這些因素給切削加工帶來以下困難：（1）沈陽第一機床廠單位切削力大，加工困難，且切削過程的平穩
性較差；（2）材料導熱系數小，切削溫度高，使刀具磨損嚴重，而組織中回火后呈彌散分布的細小碳化
物加劇了刀具的磨損；（3）工件硬度和切削速度是影響切屑形態的主要因素，在一定速度條件下，淬硬
鋼切削時易產生鋸齒狀切屑，造成切削力的循環變換和高頻振動，工件表面質量差。
常規速度的銑削難以直接加工淬硬鋼，沈陽第一機床廠過去常采用電火花加工和磨削加工，效率低。高速銑削可以加工硬
度HRC60，甚至更高的工件材料，可直接加工淬硬后的模具，因為[4]：
（1）由于切削機理的不同，高速切削時切削力降低，加工容易，且切削變形小；
（2）高速切削時，切屑以很高的速度排出，帶走大量的切削熱，傳給工件和刀具的熱量大幅度減少；
（3）工作平穩，振動小，零件的加工表面質量高，沈陽第一機床廠原因有2個方面：高速切削時，機床的激振頻率高，遠
離了工藝系統的固有頻率，避免了顫振；切削力是切削過程中的主要激勵源，切削力降低使得激勵源減小
。采用高速切削，不但可大幅度提高生產率，沈陽第一機床廠而且可有效地減少刀具磨損，提高零件加工的表面質量。
2 工藝分析
由于航空發動機葉身型面是由基元葉型按一定的積疊規律積疊而成的空間曲面[1]，形狀復雜（見圖1），
因此其精密鑄模和鍛模的型腔曲面也是復雜的自由曲面[5]。沈陽第一機床廠型腔曲面宜采用數控多軸銑削方法進行加工
。 | 
