項目背景

一鑫精密接到航空航天客戶的訂單，需加工一批用于航空渦輪系統的不銹鋼渦旋葉片，材料為SUS304不銹鋼。SUS304具有較好的耐腐蝕性和機械性能，但加工過程中的硬化傾向以及對表面質量的高要求，使得該項目極具挑戰性。由于渦旋葉片是航空發動機的核心部件，其加工精度和曲面光潔度對發動機的性能有直接影響。

面臨的挑戰

1. 材料特性：SUS304不銹鋼的切削加工性較差，易出現加工硬化，且該材料的熱膨脹系數較高，加工時可能會引發熱變形，影響最終產品的尺寸精度和表面質量。

2. 幾何復雜性：渦旋葉片的曲面和螺旋結構復雜，傳統加工方式難以實現精確加工，且五軸聯動加工路徑需經過精細規劃。

3. 高精度和表面光潔度要求：航空級零件對葉片的形狀精度和表面光潔度要求極高，以確保在高溫、高速條件下的穩定運行和高效性能。

解決方案

1. 設備選擇

一鑫精密采用五軸CNC加工中心進行渦旋葉片的精密加工。五軸聯動設備能夠實現對復雜曲面的連續加工，避免了多次裝夾帶來的定位誤差，并確保了復雜曲面的高精度加工。

2. 刀具和切削參數的優化

SUS304材料在加工過程中容易出現硬化，因此選用了涂層硬質合金刀具，該刀具具有較好的耐磨性和高溫性能，能有效減少刀具磨損。通過設定較低的進給速度和中速的切削速度，配合高效冷卻系統，減輕加工硬化現象，減少工件熱變形。

3. CAM編程與加工路徑規劃

使用高級CAM軟件對渦旋葉片的三維模型進行加工路徑的詳細模擬和優化，采用粗加工和精加工相結合的策略。粗加工階段盡量保留一定余量，以避免因熱變形導致的誤差，精加工時以高精度的小步進進行表面處理，確保渦旋葉片的曲面質量。

4. 質量控制與在線測量

在加工過程中，使用了在線測量系統，通過精密探頭實時監測葉片的厚度、曲率和關鍵尺寸，確保在加工過程中隨時調整補償，避免加工超差。最終的葉輪成品通過三坐標測量機（CMM）和動平衡機進行檢測，確保所有關鍵尺寸的誤差控制在±3mm以內，不平衡量在0.09gmm以內，最薄葉片厚度1.8mm.

5. 表面處理

航空渦旋葉片的表面光潔度要求極高。加工完成后，對葉片表面進行了精細拋光處理，達到Ra 0.2的表面粗糙度，確保在渦輪高速運轉時，流體阻力最小化，提高發動機的工作效率。

結果

高精度與一致性：葉片的幾何精度達到了設計要求，誤差控制在±2微米以內，確保了渦輪系統的平衡和穩定運行。

表面光潔度：通過拋光處理，渦旋葉片的表面粗糙度達到了Ra 0.2，完全滿足航空航天行業的嚴格標準。

生產效率：得益于五軸CNC設備的高效加工和優化的工藝流程，生產周期縮短了15%，生產效率得到了顯著提升。

客戶反饋：客戶對渦旋葉片的精度和表面光潔度表示高度滿意，產品在渦輪系統測試中表現優異，進一步加強了與一鑫精密公司的合作。

總結

該案例展示了一鑫精密在復雜航空零部件加工中的實力，尤其是在不銹鋼SUS304材料的高精度加工上，通過五軸CNC技術、合理的刀具選擇、優化的加工路徑以及嚴格的質量控制，成功實現了渦旋葉片的高質量加工，滿足了航空客戶的苛刻要求。