航空液压壳体深孔加工工艺研究机械

深孔加工的关键技术是刀具参数的选取和加工余量的控制。航空液压产品中的壳体类零件的主阀套孔的孔径为18——40mm，长径比约为8——15。该类零件材料主要是高强度铝合金，内孔加工属于比较典型的深孔加工，其尺寸公差、几何公差等要求严格，表面粗糙度要求低，对加工刀具的结构有较多限制，这给零件的精加工带来很大的困难。

1 、液压壳体零件

液压壳体零件结构图如图1所示，其内部阀套孔?29+0.0250、?27+0.0250mm的内孔表面粗糙度要求为Ra0.4μm，圆柱度允差为0.008mm。该零件材料为锻铝合金。

2 、工艺路线

该零件在卧式加工中心(机床型号DIXI——200)上加工，操作系统为FANUC15系统(该方法中宏程序部分在FANUC——0i系统上通用)。经过镗削、研磨和珩磨等各种加工方式的多次试验，最终选择用铰削加工来保证零件各内孔的几何公差要求。零件在本工序加工前状态为所有需加工内孔直径方向预留2mm余量[1——2]。

以图1中29+0.0250mm孔为例，加工工艺路线如下：

1)两端分别铣削加工?28+0.050mm深20mm引导孔;

2)用?28mm平底加长扩孔铣刀从两端分别加工内孔至28mm;

3)从两端分别镗削至28.8mm;4)从两端分别镗削至28.92mm;

5)在一端镗削加工290——0.01mm深50mm引导孔;

6)从?290——0.01mm深50mm引导孔处一次铰削至图样要求。其中，第5步是关键，对解决孔口喇叭状及孔的直线度有益。大长径比内孔铰削时，铰刀刀杆必然较细，刚性差，应选择较低的切削速度。经多次试验，取主轴转速为60r/min，进给量为30mm/min(约每转每齿进给0.05mm)。

3、铰刀几何参数的选择与修研

3.1 铰刀几何参数的选择

铰刀一般选择6——8个切削刃(见图2)，柄部为莫氏4#锥带拉钉结构。当孔深与直径的长径比>10时，应增大铰刀倒锥参数，具体数值为直径方向约50mm处0.04mm倒锥。

以图1中?29+0.0250mm孔加工为例。在卧式加工中，当铰刀快出头时，冷却液已无法进入加工的内孔，铰刀排屑槽内切屑也达到了最多的状态，铰刀因冷却效果差与孔壁摩擦加剧，铰刀发热膨胀。当铰刀刀柄刚度不足时，会出现机床主轴匀速转动而铰刀刀刃间断转动的现象，反映在零件上是内孔出口端孔口呈现规则的花瓣型。铰刀与孔壁摩擦力的大小也与铰刀刃带的宽窄及锋利程度有关。刃带的宽窄应取0.15——0.2mm，并在刀具图样上明确要求。

3.2 铰刀直径的修研

分体式铰刀研磨器是由2个研磨块组合后放入壳体内(见图3)。修研时，将铰刀插入，当铰刀转动时从两端施加压力并沿铰刀轴线往复移动，可方便地控制铰刀直径。

铰刀直径的修研也可采用开口研磨套[3]。开口研磨套开口方向为：

1)直开口适用于左旋和右旋铰刀;

2)右旋开口适用于左旋和直齿铰刀;

3)左旋开口适用于右旋和直齿铰刀。

铰刀直径的修研是深孔加工中关键的一步，铰刀直径按所加工零件内孔直径上偏差制作。经过修研的铰刀铰孔后，零件表面粗糙度值可达Ra0.1——Ra0.2μm。铰刀倒锥也应进行手工修整。当铰刀出现缩孔现象(缩孔现象指的是铰孔完成后，孔的直径小于铰刀直径)时，微量的缩孔对加工表面质量是有好处的，但会增大刀具扭矩，当缩孔>0.015mm时，应更换铰刀。

4 、零件工作坐标系设置与系统变量的合理使用

由于加工所用机床为卧式四轴加工中心，故图1所示加工内孔很容易在一次装夹中通过机床转台回转全部完成，而此类零件的加工往往需要3个工作坐标系。假设1个为角向基准设为G56，另2个分别为两端加工的坐标系G54和 G55。

这3个工作坐标系之间的关系为：G54、G55本身相差180°，G54、G55又分别与 G56相差±90°，G54、G55的Y坐标相同，而X坐标数值相同、正负号相反。利用宏程序系统变量更改工作坐标系。

当探头校正 G56角向基准及G54X基准后，运行如下宏程序段：#5241=——#5221 G55坐标系的 X 值等于 G54坐标系的——X 值#5224=#5264——90G54坐标系的角度值等于G56角度基准——90°#5244=#5264+90 G55坐标系的角度值等于 G56角度基准+90°由上述程序段可知，工件加工所需的各个工作坐标系可全部利用宏程序完成输入，不需要任何人为输入，完全避免了人为出错的可能。

5 、结语

大长径比的深孔加工，一直是机械加工的一个难题，特别是本文中各个台阶孔有同轴度、圆柱度等几何公差要求时。对于加工程序编制，不能仅考虑程序正确与否，还应尽可能降低操作者难度及人为出错的概率。当深孔加工时，仅靠刀具参数或加工程序等某一项改进很难达到理想效果。合理的加工方法应综合考虑加工步骤、刀具几何参数、刀具切削参数和加工程序的优化等。

经过镗削、研磨和珩磨等各种加工方式的多次试验，最终选择用铰削加工，来保证了零件各内孔的尺寸要求，解决了十余种军工重点型号大尺寸液压壳体零件的加工瓶颈。