
本文介紹了一種起落架結(jié)構(gòu)件超長(zhǎng)深孔內(nèi)偏心R圓弧面加工技術(shù),通過(guò)設(shè)計(jì)一套工藝裝置,由鏜床或臥式數(shù)控機(jī)床提供動(dòng)力,通過(guò)插銑方式實(shí)現(xiàn)了某型號(hào)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(cè)方法。
1 序言
我公司生產(chǎn)的某型號(hào)起落架活塞桿材料為A100超高強(qiáng)度鋼,硬度≥53HRC,在位于內(nèi)孔938mm處的臺(tái)階面上有一個(gè)典型的偏心R9+0.3 +0.1mm圓弧面(見圖1)。此結(jié)構(gòu)為國(guó)內(nèi)起落架首次創(chuàng)新設(shè)計(jì),該結(jié)構(gòu)作用主要是通過(guò)限制油針位置來(lái)控制起落架內(nèi)部油液流量,位置及精度極為重要,但國(guó)內(nèi)目前無(wú)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(lái)解決加工問(wèn)題[1,2]。
圖1 R9mm圓弧面結(jié)構(gòu)
2 產(chǎn)品分析
對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)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(diǎn)。
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(wú)法從左側(cè)進(jìn)刀來(lái)加工,所以只能考慮從右側(cè)大孔進(jìn)刀。而從右側(cè)實(shí)施進(jìn)刀加工,由于加工部位圓弧面偏心導(dǎo)致刀具長(zhǎng)徑比遠(yuǎn)大于10,屬大長(zhǎng)徑比深孔加工,又因高強(qiáng)度鋼材料因素使加工過(guò)程中極易產(chǎn)生讓刀、振顫等問(wèn)題,從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證[3]。
2)偏心R9mm圓弧面由于處于深孔內(nèi),加工時(shí)無(wú)法目視到加工部位,對(duì)于零件加工時(shí)排屑情況、加工中的刀具狀態(tài)都無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)控,從而大大增加了加工的風(fēng)險(xiǎn)。
3)產(chǎn)品加工過(guò)程中R9mm圓弧面尺寸無(wú)有效的檢測(cè)方法,是否加工到尺寸需要研究一種可行的檢測(cè)方法及工具。
3 工藝分析
針對(duì)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(zhǎng)徑比>10,角度頭銑削和深孔磨削無(wú)法實(shí)現(xiàn),而內(nèi)孔插削在無(wú)偏心時(shí),可采用以產(chǎn)品內(nèi)孔支承的方式支承插削刀具實(shí)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(shí)施插削的加工方法,通過(guò)工藝試驗(yàn)對(duì)相同材料、相同加工工況的試驗(yàn)件進(jìn)行加工驗(yàn)證(見圖2)?;掘?yàn)證試驗(yàn)過(guò)程為:鉗工劃線確定R9mm圓弧面的角向位置→將試驗(yàn)件安裝在數(shù)控車床卡盤上→通過(guò)高度尺按劃線調(diào)平試件,鎖定卡盤位置(加工過(guò)程中不允許轉(zhuǎn)動(dòng))→刀桿上安裝非標(biāo)刀具→對(duì)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(jìn)刀,加工過(guò)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(yùn)行兩次以上,產(chǎn)品合格率才能達(dá)到40%。在試驗(yàn)過(guò)程中曾出現(xiàn)刀具斷裂后將產(chǎn)品“軸向頂動(dòng)”的現(xiàn)象,對(duì)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(duì)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(yàn)
4 夾具方案設(shè)計(jì)
為了解決上述加工難題,經(jīng)過(guò)分析研究,針對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及加工中存在的問(wèn)題設(shè)計(jì)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(jī)床提供動(dòng)力,定位裝置能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工部位的角向定位,專用支承(見圖4)實(shí)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(shí)現(xiàn)R9mm圓弧加工,專用檢具(見圖6)實(shí)現(xiàn)R9mm圓弧面檢測(cè),通過(guò)使用該裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)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(shí)施
從加工工藝方法上創(chuàng)新,設(shè)計(jì)、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(cè),具體工藝方案如下所述。
?。?)通過(guò)夾具裝置對(duì)活塞桿實(shí)施裝夾定位 產(chǎn)品在工藝裝置上安裝如圖7所示,具體實(shí)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(guò)定位鍵安裝至鏜床或臥式數(shù)控機(jī)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(duì)活塞桿進(jìn)行方向定位后,通過(guò)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(shí)物見圖8)安裝至活塞桿φ99mm內(nèi)孔中,通過(guò)螺釘與夾具裝置擰緊,此時(shí)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(shí)現(xiàn)了同心。
4)通過(guò)設(shè)備主軸來(lái)找正φ25mm孔中心位置來(lái)定位主軸,此時(shí)主軸軸線與R9mm弧心線重合,完成主軸加工位置定位。
?。?)實(shí)施R9mm圓弧面加工 具體實(shí)施方案如下[4]。
1) 安裝專用刀具于主軸上,起動(dòng)機(jī)床對(duì)刀來(lái)確定刀具要加工的深度位置。
2) 通過(guò)專用支承φ25mm孔壁支承專用插銑刀,旋轉(zhuǎn)主軸、控制進(jìn)給參數(shù),實(shí)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(cè)R9mm圓弧面加工尺寸 具體實(shí)施方案如下。
1)手動(dòng)使用專用檢具,以φ 25mm孔壁為導(dǎo)向檢測(cè)R9mm圓弧面尺寸,通過(guò)塞規(guī)“通端(φ18.2mm)、止端(φ18.6mm)”來(lái)確定產(chǎn)品加工后尺寸區(qū)間R9.1~R9.3mm,當(dāng)通端過(guò)而止端不過(guò)時(shí),說(shuō)明產(chǎn)品加工尺寸合格。
2) 當(dāng)塞規(guī)通端不過(guò)時(shí),繼續(xù)實(shí)施R9mm圓弧面加工的步驟,直至通端過(guò),止端不過(guò)。
圖8 專用支承實(shí)物
6 實(shí)施效果
1)使用鏜床提供動(dòng)力,采用專用夾具裝置裝夾、定位產(chǎn)品,通過(guò)專用支承定位及導(dǎo)向,利用專用插銑刀實(shí)現(xiàn)偏心R9mm圓弧面的加工,過(guò)程操作簡(jiǎn)便。產(chǎn)品加工現(xiàn)場(chǎng)如圖9所示。
圖9 產(chǎn)品加工現(xiàn)場(chǎng)
2)加工后的R9mm圓弧面如圖10所示。該工藝方法實(shí)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(shí)現(xiàn)了插銑,解決了刀具無(wú)法旋轉(zhuǎn)時(shí)插削的讓刀問(wèn)題,保證了刀具進(jìn)刀過(guò)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(duì)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(guò)程中產(chǎn)生讓刀、振顫等現(xiàn)象而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證的問(wèn)題。
圖11 合格率對(duì)比
7 結(jié)束語(yǔ)
本文所述工藝方案彌補(bǔ)了高強(qiáng)度鋼超長(zhǎng)深孔偏心R圓弧面在飛機(jī)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(wú)法實(shí)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(dá)到了對(duì)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(jì)院所在起落架設(shè)計(jì)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(jià)值。