本文介紹了一種起落架結(jié)構(gòu)件超長深孔內(nèi)偏心R圓弧面加工技術(shù)，通過設(shè)計一套工藝裝置，由鏜床或臥式數(shù)控機床提供動力，通過插銑方式實現(xiàn)了某型號活塞桿孔內(nèi)偏心R9mm圓弧面的加工，總結(jié)出一套易操作、工藝參數(shù)可控且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的加工及檢測方法。
1 序言
我公司生產(chǎn)的某型號起落架活塞桿材料為A100超高強度鋼，硬度≥53HRC，在位于內(nèi)孔938mm處的臺階面上有一個典型的偏心R9+0.3 +0.1mm圓弧面（見圖1）。此結(jié)構(gòu)為國內(nèi)起落架首次創(chuàng)新設(shè)計，該結(jié)構(gòu)作用主要是通過限制油針位置來控制起落架內(nèi)部油液流量，位置及精度極為重要，但國內(nèi)目前無此類典型結(jié)構(gòu)的成熟工藝可借鑒，需研究一種新的工藝方案來解決加工問題[1，2]。
圖1 R9mm圓弧面結(jié)構(gòu)
2 產(chǎn)品分析
對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行分析，要加工位于產(chǎn)品深孔內(nèi)，且為偏心的R9mm圓弧面，加工主要存在以下難點。
1）偏心R9mm圓弧面近端位于零件左側(cè)，但因左側(cè)孔成品尺寸僅為φ31mm，無法從左側(cè)進刀來加工，所以只能考慮從右側(cè)大孔進刀。而從右側(cè)實施進刀加工，由于加工部位圓弧面偏心導(dǎo)致刀具長徑比遠大于10，屬大長徑比深孔加工，又因高強度鋼材料因素使加工過程中極易產(chǎn)生讓刀、振顫等問題，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量無法保證[3]。
2）偏心R9mm圓弧面由于處于深孔內(nèi)，加工時無法目視到加工部位，對于零件加工時排屑情況、加工中的刀具狀態(tài)都無法實時監(jiān)控，從而大大增加了加工的風(fēng)險。
3）產(chǎn)品加工過程中R9mm圓弧面尺寸無有效的檢測方法，是否加工到尺寸需要研究一種可行的檢測方法及工具。
3 工藝分析
針對內(nèi)孔圓弧面結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)加工工藝一般采用角度頭銑削、深孔磨削和內(nèi)孔插削等加工方法。本文R9mm圓弧面因偏心結(jié)構(gòu)使得刀具長徑比＞10，角度頭銑削和深孔磨削無法實現(xiàn)，而內(nèi)孔插削在無偏心時，可采用以產(chǎn)品內(nèi)孔支承的方式支承插削刀具實施加工。但該產(chǎn)品加工部位為偏心圓弧面，考慮采用數(shù)控車床，在防振刀桿上安裝非標(biāo)刀具實施插削的加工方法，通過工藝試驗對相同材料、相同加工工況的試驗件進行加工驗證（見圖2）。基本驗證試驗過程為：鉗工劃線確定R9mm圓弧面的角向位置→將試驗件安裝在數(shù)控車床卡盤上→通過高度尺按劃線調(diào)平試件，鎖定卡盤位置（加工過程中不允許轉(zhuǎn)動）→刀桿上安裝非標(biāo)刀具→對刀→采用數(shù)控程序?qū)嵤┘庸?。反?fù)調(diào)整工藝參數(shù)及加工程序，此種“插削”方式采用循環(huán)加工程序，每次徑向以0.05mm進刀，加工過程仍舊產(chǎn)生讓刀，產(chǎn)品一次加工合格率幾乎為0，程序必須運行兩次以上，產(chǎn)品合格率才能達到40%。在試驗過程中曾出現(xiàn)刀具斷裂后將產(chǎn)品“軸向頂動”的現(xiàn)象，對防振刀桿及數(shù)控車床使用壽命的影響極大。因此該方案對產(chǎn)品加工不具備可操作性，需尋求新的加工思路。
a)采用數(shù)控車床 b)在防振刀桿上安裝非標(biāo)刀具
圖2 數(shù)控車床加工試驗
4 夾具方案設(shè)計
為了解決上述加工難題，經(jīng)過分析研究，針對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及加工中存在的問題設(shè)計了一套專用加工工藝裝置（見圖3）。該裝置由鏜床或臥式數(shù)控機床提供動力，定位裝置能實現(xiàn)產(chǎn)品加工部位的角向定位，專用支承（見圖4）實現(xiàn)R9mm圓弧位置確定及刀具、檢具導(dǎo)向，專用插銑刀（見圖5）實現(xiàn)R9mm圓弧加工，專用檢具（見圖6）實現(xiàn)R9mm圓弧面檢測，通過使用該裝置來實現(xiàn)超長深孔內(nèi)偏心R9mm圓弧面的插銑加工。
圖3 專用加工工藝裝置
圖4 專用支承
圖5 專用插銑刀
圖6 專用檢具
5 方案實施
從加工工藝方法上創(chuàng)新，設(shè)計、制造新型工藝裝備，采用專用刀具及檢具完成產(chǎn)品的加工及檢測，具體工藝方案如下所述。
?。?）通過夾具裝置對活塞桿實施裝夾定位 產(chǎn)品在工藝裝置上安裝如圖7所示，具體實施方案如下。
圖7 產(chǎn)品在工藝裝置上安裝
1）將夾具裝置通過定位鍵安裝至鏜床或臥式數(shù)控機床上找正夾緊，完成夾具定位。
2）將活塞桿安裝至工藝裝置上，調(diào)整定位裝置對活塞桿進行方向定位后，通過抱環(huán)夾緊活塞桿，完成產(chǎn)品在夾具上的定位。
3） 將專用支承（實物見圖8）安裝至活塞桿φ99mm內(nèi)孔中，通過螺釘與夾具裝置擰緊，此時活塞桿加工部位在夾具裝置上完成了定位，即要加工的R9mm圓弧面與專用支承上的φ25mm孔實現(xiàn)了同心。
4）通過設(shè)備主軸來找正φ25mm孔中心位置來定位主軸，此時主軸軸線與R9mm弧心線重合，完成主軸加工位置定位。
?。?）實施R9mm圓弧面加工 具體實施方案如下[4]。
1） 安裝專用刀具于主軸上，起動機床對刀來確定刀具要加工的深度位置。
2） 通過專用支承φ25mm孔壁支承專用插銑刀，旋轉(zhuǎn)主軸、控制進給參數(shù)，實施R9mm圓弧面加工。
3）加工完成后將刀具退出專用支承，清理加工區(qū)域切屑。
?。?）采用專用檢具檢測R9mm圓弧面加工尺寸 具體實施方案如下。
1）手動使用專用檢具，以φ 25mm孔壁為導(dǎo)向檢測R9mm圓弧面尺寸，通過塞規(guī)“通端（φ18.2mm）、止端（φ18.6mm）”來確定產(chǎn)品加工后尺寸區(qū)間R9.1～R9.3mm，當(dāng)通端過而止端不過時，說明產(chǎn)品加工尺寸合格。
2） 當(dāng)塞規(guī)通端不過時，繼續(xù)實施R9mm圓弧面加工的步驟，直至通端過，止端不過。
圖8 專用支承實物
6 實施效果
1）使用鏜床提供動力，采用專用夾具裝置裝夾、定位產(chǎn)品，通過專用支承定位及導(dǎo)向，利用專用插銑刀實現(xiàn)偏心R9mm圓弧面的加工，過程操作簡便。產(chǎn)品加工現(xiàn)場如圖9所示。
圖9 產(chǎn)品加工現(xiàn)場
2）加工后的R9mm圓弧面如圖10所示。該工藝方法實現(xiàn)了偏心圓弧面轉(zhuǎn)換為非偏心圓弧面，刀具旋轉(zhuǎn)加工也實現(xiàn)了插銑，解決了刀具無法旋轉(zhuǎn)時插削的讓刀問題，保證了刀具進刀過程中的位置精度及直線度，獲得了較好的加工質(zhì)量。
圖10 加工后的R9mm圓弧面
3）傳統(tǒng)工藝與創(chuàng)新工藝合格率對比如圖11所示，創(chuàng)新工藝一次加工合格率＞97%，采用插銑解決了材料等因素在加工過程中產(chǎn)生讓刀、振顫等現(xiàn)象而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量無法保證的問題。
圖11 合格率對比
7 結(jié)束語
本文所述工藝方案彌補了高強度鋼超長深孔偏心R圓弧面在飛機起落架方面的加工空白，解決了采用角度頭銑削、深孔磨削和內(nèi)孔插削等加工方法無法實現(xiàn)偏心圓弧面加工的難題；提高了產(chǎn)品的加工效率及加工精度，達到了對產(chǎn)品加工質(zhì)量的有效控制，為后續(xù)此類典型結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的加工提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。設(shè)計院所在起落架設(shè)計方面已傾向于采用此類結(jié)構(gòu)，該工藝方案有很大的應(yīng)用前景及推廣價值。
