多孔系閥體加工技術的應用研究

劉國璽，郭輝，許鋒國，何多政

（中航飛機起落架有限責任公司，陜西漢中 723000）

0 引言

閥體是起落架收放集成閥中的一項關鍵零件，內置多組閥芯等組件可實現飛機艙門開啟、起落架收放等功能。閥體屬多腔多孔類結構件，材料為7050-T6鋁合金，其孔腔尺寸精度高，結構復雜，加工難度大，交叉貫穿處毛刺去除困難，一旦有殘留毛刺進入油路，輕則加快結構磨損，嚴重時直接造成起落架收放控制功能喪失。

1 加工難點分析

閥體屬多腔多孔類結構件（如圖1），材料為7050-T6鋁合金，其孔腔尺寸精度高，部分小孔長徑比＞15，結構中存在22處環槽、50余處棱邊倒角。市面倒角刀懸深較短，難以加工比較深的內槽及倒角，且交叉貫穿處毛刺去除困難，加工難度大。為減少裝夾次數，提高制造精度，在立臥轉換加工中心兩次裝夾，可完成所有外型、腔孔加工，對于部分高精度配合尺寸采用研磨加工至成品，其中大部分銑削刀具為定制的刀桿增粗非標刀具。為減少裝夾找正人為錯誤，引進了探針自動找正技術，在夾具設計方面采用了快速實現強力鎖緊的模塊化設計，推廣應用了零點定位系統與夾緊拉釘等快速換型元器件。毛刺去除方面，主要還是銑削去毛刺+傳統手工去毛刺方法。

圖1 多孔系閥體

2 探針自動找正技術

在DMU80P立臥轉換對閥體依次進行側面粗加工后，裝夾后切換工序時，采用探針自動找正，可減少人為對刀錯誤，降低操作人員的技能水平要求，還可以大幅降低生產過程中的廢品率。探針測量找正時，將探針當作刀具，在工件上運行并獲取測量值。通過柔性測量循環結構可實現幾乎全部的銑床或車床中待處理的測量任務。主要涉及循環指令包括CYCLE977和CYCLE998循環指令。

CYCLE977循環指令用于鉆孔、軸、槽、隔片或者矩形的軸向平行測量，如3D探針標定。CYCLE977循環能夠測量輪廓元件并且可以有選擇地在直徑或者寬度差值的基礎上，對給定的工件進行自動刀具校準，或者在中心位置差值的基礎上修正零點偏移。測量前，需校準探針。測量結束后，探針需位于測出的零件中心或者起始位置高度的中點上方。以探針軸向平行測量程序段進行說明[1-4]：

%_N_BOHRUNG_MESSEN_MPF

N10 G54 G17 G90 T9 D1 零點偏移

圖2 軸向平行測量

目前，DMU80P西門子數控控制系統SINUMERIK 840DSL中，已經將循環語句進行可視化處理，在NC程序段預插循環指令的位置，打開操作面板中“其他”——“測量工件”，選取測量類型(如“標準探頭”、“邊距離”、“角”、“孔”、“凸臺”、“3D”)，輸入測量參數，在“零偏”狀態下，確定插入即可。如在調用 CYCLE977找正時，進入可視化界面后依次設置孔的直徑；TSA（誤差范圍）；DFA（自動接近距離）等參數，相當于上程序中N50～N70的NC代碼。在上程序段中，如果差 值 超 過_TSA=1，就會出現“超出置信區域”的警告，停止程序運行[5-8]。

圖3 CYCLE977孔的軸向坐標校正可視化界面

圖4 CYCLE979（外圓弧、內圓弧）兩種模式

CYCLE998循環指令可以在測量表面后，在一定角度范圍內進行零點偏移補償，擺正坐標。利用CYCLE800調節傾斜的工件表面來進行精加工。初始狀態將工件在回轉臺上夾緊（回轉式的工件支座），并將其設置成與機床軸大致平行。

因西門子數控系統版本及功能模塊差異性影響，當探針測量的數據不能直接進行寫入時，可執行以下程序段，實現機床系統單點寫入坐標系當前位置功能：

程序段$P_UIFRNUM為讀取當前加工坐標系G54、G55等，如G54則代表$P_UIFRNUM=1，$AA_IM代表當前機床坐標系值，$AA_IW代表當前加工坐標系值。

3 組合式快換夾具

1）工件定位方式。

組合式快換夾具夾持工件閥體的定位元件為1個基體平面和2個定位銷，為避免過定位，其中1個定位銷采用菱形結構[9]。基體平面限制3個自由度（2個轉動，1個移動），圓柱銷限制2個移動自由度，菱形銷限制1個轉動自由度；工裝與工件固定后一起裝夾于鎖緊板上，圓柱銷與工件間隙配合，可減少圓柱銷的磨損和零件的擠壓變形。

2）組合式快換夾具的組成。

閥體加工工裝為組合式快換夾具，其主要元部件由零點基礎板、低壓鎖緊模塊、均布螺紋柵格孔的夾具板、零點銷、鎖緊銷、圓形墊高塊、鎖緊板、一面兩銷夾緊單元等組成。零點基礎板和夾具板近似長方形，除必要的定位拉銷和調整銷來確定零點基礎板的位置外，低壓鎖緊模塊采用液壓操作實現自動鎖緊和解鎖功能。組合式快換夾具可實現一面兩銷夾緊單元與其他工裝之間的快速切換（切換時間＜5 min），減少工人的勞動強度，大大提高生產效率，實現快速換模，縮短產品換產時間，提升設備利用率。

圖5 一面兩銷定位單元

圖6 組合式快換夾具

4 去毛刺工藝方法研究

4.1 常用內孔去毛刺工藝方法

常用內孔去毛刺工藝方法對比情況如表1所示。

表1 去毛刺工藝方法

4.2 閥體實際去毛刺工藝方法

磨粒流去毛刺能有效去除細微毛刺及殘留雜物，效率較高。閥體理想去除毛刺的方法為：手工進行可視局部范圍內的毛刺去除，磨粒流進行交叉孔、深孔處毛刺去除。若磨粒流去毛刺設備故障，閥體毛刺也可采用銑削和手工去毛刺方法。

1）銑削去毛刺。

銑削去毛 刺 借 助CAM軟件（如UG）中策略模塊編制去毛刺數控程序，配合倒角刀、球刀，實現數控設備上去毛刺加工[10]。目前，UG高版本已有去毛刺策略（如UG NX1926平面去毛刺功能，UG NX1988多軸去毛刺功能等）。

2）手工去毛刺。

對閥體棱邊毛刺，主要還借助刮刀、倒角刀、砂紙、磨頭等進行手工去除。手工去毛刺很難去除交叉孔處毛刺（零件部分內孔需研磨保證，也間接起到了毛刺清理功效）。

內孔加工的刀具普遍采用內冷方式，借助高壓冷卻液沖出鐵屑，減少殘留鐵屑對孔造成的后續劃傷。在零件機加結束，需安排超聲波清洗，可進一步去除孔內多余物及部分毛刺。

圖7 內孔倒角銑削去毛刺

圖8 手工刮刀、倒角刀

5 結語

本文對多腔多孔類結構件閥體進行工藝難點識別與解決。為避免零件裝夾找正時人為誤差，推廣應用了在機探針自動找正技術，并對德瑪吉西門子系統循環指令可視化調用進行了詳細介紹；為零件裝夾便利，工裝換型便捷，設計了一面兩銷定位的組合式快換工裝，并對工裝定位方式和組成進行了介紹；為有效去除內孔去毛刺，對常用內孔去毛刺工藝方法進行了優劣分析。閥體高效加工離不開新技術、新工藝的應用。