航空液壓殼體深孔加工工藝研究
航空液壓產品中的殼體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，內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，對加工刀具的結構有較多限制，這給零件的精加工帶來很大的困難。通過研究殼體深孔加工的工藝路線安排、加工工藝參數及加工刀具選取等，經過鏜削、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保證殼體深孔加工精度要求，解決了十余種軍工重點型號大尺寸液壓殼體零件的加工瓶頸，對于同類殼體深孔加工具有借鑒意義。
關鍵詞：殼體；深孔；鉸刀
一般把孔 的 深 度 和 直 徑 之 比 ＞５ 的 孔 稱 為 深孔。在深孔切削過程中，因為刀具在工件內部切削，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種難度較大的加工技術。深孔加工的關鍵技術是刀具參數的選取和加工余量的控制.
航空液壓產品中的殼體類零件的主閥套孔的孔徑為１８～４０ｍｍ，長徑比約為８～１５。該類零件材料主要是高強度鋁合金，內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，對加工刀具的結構有較多限制，這給零件的精加工帶來很大的困難。
１、液壓殼體零件
液壓殼體零件結構圖，其內部閥套孔２９＋０．０２５?。?、２７＋０．０２５ ０ｍｍ 的內孔表面粗糙度要求為Ｒａ０．４μｍ，圓柱度允差為０．００８ｍｍ。該零件材料為鍛鋁合金。
２、工藝路線
該零件在臥式加工中心（機床型號 ＤＩＸＩ－２００）上加工，操作系統為 ＦＡＮＵＣ１５ 系統（該方法中宏程序部分在ＦＡＮＵＣ－０ｉ系統上通用）。經過鏜削、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保證零件各內孔的幾何公差要求。零件在本工序加工前狀態為所有需加工內孔直徑方向預留２ｍｍ 余量［１－２］。
以２９＋０．０２５?。埃恚?孔為例，加工工藝路線如下：１）兩端分別銑削加工２８＋０．５?。埃恚?深 ２０ ｍｍ引導孔；２）用２８ｍｍ 平底加長擴孔銑刀從兩端分別加工內孔至２８ｍｍ；３）從兩端分別鏜削至２８．８ｍｍ；４）從兩端分別鏜削至２８．９２ｍｍ；５）在一端鏜削加工２９?。埃埃埃保恚?深５０ｍｍ 引導孔；６）從２９?。埃埃埃保恚?深５０ｍｍ 引導孔處一次鉸削至圖樣要求。其中，第５步是關鍵，對解決孔口喇叭狀及孔的直線度有益。大長徑比內孔鉸削，鉸刀刀桿必然較細，剛性差，應選擇較低的切削速度。經多次試驗，取主軸轉速為６０ｒ／ｍｉｎ，進給量為 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
鉸刀一般選擇６～８個切削刃，柄部為莫氏４＃ 錐帶拉釘結構。當孔深與直徑的長徑比＞１０時，應增大鉸刀倒錐參數，具體數值為直徑方向約５０ｍｍ 處０．０４ｍｍ 倒錐。
在臥式加工中，當鉸刀快出頭時，冷卻液已無法進入加工的內孔，鉸刀排屑槽內切屑也達到了最多的狀態，鉸刀因冷卻效果差與孔壁摩擦加劇，鉸刀發熱膨脹。當鉸刀刀柄剛度不足時，會出現機床主軸勻速轉動而鉸刀刀刃間斷轉動的現象，反映在零件上是內孔出口端孔口呈現規則的花瓣型。鉸刀與孔壁摩擦力的大小也與鉸刀刃帶的寬窄及鋒利程度有關。刃帶的寬窄應取０．１５～０．２ｍｍ，并在刀具圖樣上明確要求。
３．２ 鉸刀直徑的修研
分體式鉸刀研磨器是由２個研磨塊組合后放入殼體內。修研時，將鉸刀插入，當鉸刀轉動時從兩端施加壓力并沿鉸刀軸線往復移動，可方便地控制鉸刀直徑。
鉸刀直徑的修研也可采用開口研磨套［３］。開口研磨套開口方向為：１）直開口適用于左旋和右旋鉸刀；２）右旋開口適用于左旋和直齒鉸刀；３）左旋開口適用于右旋和直齒鉸刀。
鉸刀直徑的修研是深孔加工中關鍵的一步，鉸刀直徑按所加工零件內孔直徑上偏差制作。經過修研的鉸刀鉸孔后，零件表面粗糙度值可達 Ｒａ０．１～Ｒａ０．２μｍ。鉸刀倒錐也應進行手工修整。當鉸刀出現縮孔現象（縮孔現象指的是鉸孔完成后，孔的直徑小于鉸刀直徑）時，微量的縮孔對加工表面質量是有好處的，但會增大刀具扭矩，當縮孔＞０．０１５ ｍｍ時，應更換鉸刀。
４、零件工作坐標系設置與系統變量的合理使用
由于加工所用機床為臥式四軸加工中心，故加工內孔很容易在一次裝夾中通過機床轉臺回轉全部完成，而此類零件的加工往往需要３個工作坐標系。假設１個為角向基準設為 Ｇ５６，另２個分別為兩端加工的坐標系 Ｇ５４ 和 Ｇ５５。這 ３ 個工作坐標系之間的關系為：Ｇ５４、Ｇ５５ 本身相差 １８０°，Ｇ５４、Ｇ５５又分別與 Ｇ５６相差±９０°，Ｇ５４、Ｇ５５的Ｙ坐標相同，而 Ｘ 坐標數值相同、正負號相反。利用宏程序系統變量更改工作坐標系。當探頭校正 Ｇ５６角向基準及 Ｇ５４?。?基準后，運行如下宏程序段：
＃５２４１＝－＃５２２１?。牵担底鴺讼档?Ｘ 值等于 Ｇ５４坐標系的－Ｘ 值
＃５２２４＝＃５２６４－９０?。牵担醋鴺?系 的 角 度 值 等 于 Ｇ５６角度基準－９０°
＃５２４４＝＃５２６４＋９０ Ｇ５５坐 標 系 的 角 度 值 等 于 Ｇ５６角度基準＋９０°
由上述程序段可知，工件加工所需的各個工作坐標系可全部利用宏程序完成輸入，不需要任何人為輸入，完全避免了人為出錯的可能［４－５］。
５、結語
長徑比的深孔加工，一直是機械加工的一個難題，特別是本文中各個臺階孔有同軸度、圓柱度等幾何公差要求時。對于加工程序編制，不能僅考慮程序正確與否，還應盡可能降低操作者難度及人為出錯的概率。當深孔加工時，僅靠刀具參數或加工程序等某一項改進很難達到理想效果。合理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等。
經過鏜削、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，來保證了零件各內孔的尺寸要求，解決了十余種軍工重點型號大尺寸液壓殼體零件的加工瓶頸。
