航空液壓殼體(tǐ)深孔加工工藝研究
航空液壓産品中的殼體(tǐ)類零件的主閥套孔具有大長徑比的特點，該類零件材料主要是高強度鋁合金(jīn)，内孔加工屬于比較典型的深孔加工，其尺寸公差、幾何公差等要求嚴格，表面粗糙度值低(dī)，對加工刀具的結構有較多限制，這(zhè)給零件的精加工帶來(lái)很大的困難。通過研究殼體(tǐ)深孔加工的工藝路(lù)線安排、加工工藝參數及加工刀具選取等，經過镗削、研磨和珩磨等各種加工方式的多次試驗，最終選擇用鉸削加工來(lái)保證殼體(tǐ)深孔加工精度要求，解決了(le)十餘種軍工重點型号大尺寸液壓殼體(tǐ)零件的加工瓶頸，對于同類殼體(tǐ)深孔加工具有借鑒意義。
關(guān)鍵詞：殼體(tǐ)；深孔；鉸刀
一(yī)般把孔 的 深 度 和 直 徑 之 比 ＞５ 的 孔 稱 為(wèi) 深孔。在深孔切削過程中，因為(wèi)刀具在工件内部切削，刀具和切削情況均無法觀 察到，且刀具細長，剛 度差，冷卻困難，排屑不暢，所以深孔切削加工是一(yī)種難度較大的加工技術。深孔加工的關(guān)鍵技術是刀具參數的選取和加工餘量的控制.
航空液壓産品中的殼體(tǐ)類零件的主閥套孔的孔徑為(wèi)１８～４０ｍｍ，長徑比約為(wèi)８～１５。該類零件材料主要是高強度鋁合金(jīn)，内孔加工屬于比較典型的深孔加工，其尺寸公差、幾何公差等要求嚴格，表面粗糙度要求低(dī)，對加工刀具的結構有較多限制，這(zhè)給零件的精加工帶來(lái)很大的困難。
１、液壓殼體(tǐ)零件
液壓殼體(tǐ)零件結構圖，其内部閥套孔２９＋０．０２５ ０、２７＋０．０２５ ０ｍｍ 的内孔表面粗糙度要求為(wèi)Ｒａ０．４μｍ，圓柱度允差為(wèi)０．００８ｍｍ。該零件材料為(wèi)鍛鋁合金(jīn)。
２、工藝路(lù)線
該零件在卧式加工中心（機床型号 ＤＩＸＩ－２００）上(shàng)加工，操作(zuò)系統為(wèi) ＦＡＮＵＣ１５ 系統（該方法中宏程序部分(fēn)在ＦＡＮＵＣ－０ｉ系統上(shàng)通用）。經過镗削、研磨和珩磨等各種加工方式的多次試驗，最終選擇用鉸削加工來(lái)保證零件各内孔的幾何公差要求。零件在本工序加工前狀态為(wèi)所有需加工内孔直徑方向預留２ｍｍ 餘量［１－２］。
以２９＋０．０２５ ０ｍｍ 孔為(wèi)例，加工工藝路(lù)線如(rú)下(xià)：１）兩端分(fēn)别銑削加工２８＋０．５ ０ｍｍ 深 ２０ ｍｍ引導孔；２）用２８ｍｍ 平底加長擴孔銑刀從兩端分(fēn)别加工内孔至２８ｍｍ；３）從兩端分(fēn)别镗削至２８．８ｍｍ；４）從兩端分(fēn)别镗削至２８．９２ｍｍ；５）在一(yī)端镗削加工２９ ０－０．０１ｍｍ 深５０ｍｍ 引導孔；６）從２９ ０－０．０１ｍｍ 深５０ｍｍ 引導孔處一(yī)次鉸削至圖樣要求。其中，第５步是關(guān)鍵，對解決孔口喇叭狀及孔的直線度有益。大長徑比内孔鉸削，鉸刀刀杆必然較細，剛性差，應選擇較低(dī)的切削速度。經多次試驗，取主軸轉速為(wèi)６０ｒ／ｍｉｎ，進給量為(wèi) ３０ ｍｍ／ｍｉｎ（約每轉每齒進給０．０５ｍｍ）
３、鉸刀幾何參數的選擇與修研
３．１ 鉸刀幾何參數的選擇
鉸刀一(yī)般選擇６～８個(gè)切削刃，柄部為(wèi)莫氏４＃ 錐帶拉釘結構。當孔深與直徑的長徑比＞１０時(shí)，應增大鉸刀倒錐參數，具體(tǐ)數值為(wèi)直徑方向約５０ｍｍ 處０．０４ｍｍ 倒錐。
在卧式加工中，當鉸刀快(kuài)出頭時(shí)，冷卻液已無法進入加工的内孔，鉸刀排屑槽内切屑也(yě)達到了(le)最多的狀态，鉸刀因冷卻效果差與孔壁摩擦加劇(jù)，鉸刀發熱膨脹。當鉸刀刀柄剛度不足時(shí)，會出現(xiàn)機床主軸勻速轉動而鉸刀刀刃間(jiān)斷轉動的現(xiàn)象，反映在零件上(shàng)是内孔出口端孔口呈現(xiàn)規則的花瓣型。鉸刀與孔壁摩擦力的大小也(yě)與鉸刀刃帶的寬窄及鋒利程度有關(guān)。刃帶的寬窄應取０．１５～０．２ｍｍ，并在刀具圖樣上(shàng)明确要求。
３．２ 鉸刀直徑的修研
分(fēn)體(tǐ)式鉸刀研磨器(qì)是由２個(gè)研磨塊組合後放(fàng)入殼體(tǐ)内。修研時(shí)，将鉸刀插入，當鉸刀轉動時(shí)從兩端施加壓力并沿鉸刀軸線往複移動，可方便地控制鉸刀直徑。
鉸刀直徑的修研也(yě)可采用開口研磨套［３］。開口研磨套開口方向為(wèi)：１）直開口适用于左旋和右旋鉸刀；２）右旋開口适用于左旋和直齒鉸刀；３）左旋開口适用于右旋和直齒鉸刀。
鉸刀直徑的修研是深孔加工中關(guān)鍵的一(yī)步，鉸刀直徑按所加工零件内孔直徑上(shàng)偏差制作(zuò)。經過修研的鉸刀鉸孔後，零件表面粗糙度值可達 Ｒａ０．１～Ｒａ０．２μｍ。鉸刀倒錐也(yě)應進行手工修整。當鉸刀出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象（縮孔現(xiàn)象指的是鉸孔完成後，孔的直徑小于鉸刀直徑）時(shí)，微量的縮孔對加工表面質量是有好(hǎo)(hǎo)處的，但(dàn)會增大刀具扭矩，當縮孔＞０．０１５ ｍｍ時(shí)，應更換鉸刀。
４、零件工作(zuò)坐标系設置與系統變量的合理(lǐ)使用
由于加工所用機床為(wèi)卧式四軸加工中心，故加工内孔很容易在一(yī)次裝夾中通過機床轉台回轉全部完成，而此類零件的加工往往需要３個(gè)工作(zuò)坐标系。假設１個(gè)為(wèi)角向基準設為(wèi) Ｇ５６，另２個(gè)分(fēn)别為(wèi)兩端加工的坐标系 Ｇ５４ 和 Ｇ５５。這(zhè) ３ 個(gè)工作(zuò)坐标系之間(jiān)的關(guān)系為(wèi)：Ｇ５４、Ｇ５５ 本身(shēn)相差 １８０°，Ｇ５４、Ｇ５５又分(fēn)别與 Ｇ５６相差±９０°，Ｇ５４、Ｇ５５的Ｙ坐标相同，而 Ｘ 坐标數值相同、正負号相反。利用宏程序系統變量更改工作(zuò)坐标系。當探頭校(xiào)正 Ｇ５６角向基準及 Ｇ５４ Ｘ 基準後，運行如(rú)下(xià)宏程序段：
＃５２４１＝－＃５２２１ Ｇ５５坐标系的 Ｘ 值等于 Ｇ５４坐标系的－Ｘ 值
＃５２２４＝＃５２６４－９０ Ｇ５４坐标 系 的 角 度 值 等 于 Ｇ５６角度基準－９０°
＃５２４４＝＃５２６４＋９０ Ｇ５５坐 标 系 的 角 度 值 等 于 Ｇ５６角度基準＋９０°
由上(shàng)述程序段可知，工件加工所需的各個(gè)工作(zuò)坐标系可全部利用宏程序完成輸入，不需要任何人(rén)為(wèi)輸入，完全避免了(le)人(rén)為(wèi)出錯的可能(néng)［４－５］。
５、結語
長徑比的深孔加工，一(yī)直是機械加工的一(yī)個(gè)難題，特别是本文中各個(gè)台階孔有同軸度、圓柱度等幾何公差要求時(shí)。對于加工程序編制，不能(néng)僅考慮程序正确與否，還應盡可能(néng)降低(dī)操作(zuò)者難度及人(rén)為(wèi)出錯的概率。當深孔加工時(shí)，僅靠刀具參數或加工程序等某一(yī)項改進很難達到理(lǐ)想效果。合理(lǐ)的加工方法應綜合考慮加工步驟、刀具幾何參數、刀具切削參數和加工程序的優化(huà)等。
經過镗削、研磨和珩磨等各種加工方式的多次試驗，最終選擇用鉸削加工，來(lái)保證了(le)零件各内孔的尺寸要求，解決了(le)十餘種軍工重點型号大尺寸液壓殼體(tǐ)零件的加工瓶頸。
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