起落架柱塞頭類工件深孔根部典型結(jié)構(gòu)加工工藝研究

毛俊超，郭 輝，田 輝，杜 朋

(中航飛機起落架有限責(zé)任公司，陜西 漢中 723000)

起落架是飛機的一個重要組成系統(tǒng)，用于支承飛機在地面停放、滑行、起飛著陸滑跑時重力，承受相應(yīng)載荷的裝置，采用液壓系統(tǒng)進行減振緩沖，其液壓系統(tǒng)件質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定著起落架的性能及使用壽命。柱塞頭是飛機起落架液壓系統(tǒng)中某一關(guān)鍵核心零部件，在液壓緩沖系統(tǒng)中承擔(dān)著高低壓腔分離及支承作用，其結(jié)構(gòu)細(xì)長且包含多處臺階深孔，對設(shè)備能力和工藝流程安排提出了更高的要求，這些因素也無形中增加了工件生產(chǎn)制造的難度。

1 工藝技術(shù)難點

某型號起落架柱塞頭結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，其材料為30CrMnSiA，長度為1 203 mm，最大外徑為99 mm，最小壁厚為5.5 mm，包含φ65、φ64、φ22和φ5 mm多處臺階孔，長徑比約為17，在距右端約1 085 mm處的φ64 mm深孔孔底有一處R30 mm型面及120°倒角典型結(jié)構(gòu)。由于φ64 mm深孔根部封閉(R30 mm加工前φ22 mm未加工)，加工過程排屑困難，且長徑比較大，也對加工刀具的剛度及加工精度提出了較高要求，采用傳統(tǒng)刀具剛性差，刀具振動較大，刀紋明顯，且無法解決R30 mm型面及120°倒角加工問題。

2 加工方案

傳統(tǒng)深孔加工方法包括麻花鉆及扁鉆，采用長、短麻花鉆多次逐級延伸加工孔，現(xiàn)在常用深孔加工方法包括槍鉆系統(tǒng)、BAT系統(tǒng)、噴吸鉆系統(tǒng)、DF系統(tǒng)和SLED系統(tǒng)及特種加工系統(tǒng)[1-5]。麻花鉆及扁鉆在車床、鉆床上應(yīng)用廣泛，槍鉆系統(tǒng)、BAT系統(tǒng)、噴吸鉆系統(tǒng)、DF系統(tǒng)和SLED系統(tǒng)加工深孔通常需要在專用設(shè)備上才能進行加工。特種加工如電火花加工、電解加工、超聲振動加工、超聲振動鉆削加工等也需要在專用設(shè)備上進行[6-8]。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實際，中航飛機起落架有限責(zé)任公司僅有德州臥式BAT系統(tǒng)深孔專用設(shè)備，刀具多為麻花鉆及扁鉆。

由于柱塞頭加工部位為φ64 mm深孔根部R30 mm典型型面，R30 mm加工前φ64 mm深孔已加工，采用通用刀具麻花鉆無法滿足長度及幾何尺寸要求，若采用德州臥式BAT系統(tǒng)則無專用刀桿和型面刀具，若利用數(shù)控鏜削也需要專用減震刀桿及刀頭才能加工R30 mm。考慮扁鉆一般適用于硬度較高的鍛件和鑄件[9]以及加工部位的典型幾何特征，工藝方法確定為采用扁鉆+BAT系統(tǒng)鉆桿加工柱塞頭深孔根部R30 mm型面。

本公司現(xiàn)有刃磨扁鉆刀具的W6Mo5Cr4V2A板料，硬度為62～65 HRC，柱塞頭工件材料為30CrMnSiA，硬度為50～55 HRC，因此扁鉆材質(zhì)能滿足柱塞頭加工的強度需求。為加工柱塞頭深孔根部R30 mm及120°倒角，應(yīng)設(shè)計制造典型結(jié)構(gòu)扁鉆，并制造匹配的轉(zhuǎn)接套將扁鉆與BAT系統(tǒng)鉆桿連接。根據(jù)上述分析，利用扁鉆+BAT系統(tǒng)鉆桿加工柱塞頭深孔根部R30 mm型面及120°倒角的方案具有可行性。

3 刀具及工裝

3.1 自制扁鉆

根據(jù)柱塞頭深孔根部R30 mm及120°倒角尺寸確定扁鉆切削刃形狀及尺寸，考慮扁鉆鉆尖的定心作用，扁鉆鉆尖設(shè)計為120°。扁鉆安裝方式采用插槽裝配式結(jié)構(gòu)，即扁鉆插入轉(zhuǎn)接套槽中，通過徑向螺釘固定，自制扁鉆尺寸簡圖如圖3所示。依據(jù)扁鉆尺寸選擇W6Mo5Cr4V2A板料，按扁鉆改制尺寸加工扁鉆，采用線切割、刃磨、鉆孔等工序完成扁鉆的自制加工，扁鉆完工后如圖4所示。

3.2 自制轉(zhuǎn)接套

德州臥式BAT系統(tǒng)配套的伯泰科鉆桿與鉆頭采用四頭矩形螺紋聯(lián)接方式，因此要實現(xiàn)自制轉(zhuǎn)接套將扁鉆與鉆桿連接，應(yīng)保證自制轉(zhuǎn)接套一端外螺紋與鉆桿內(nèi)螺紋配合，另一端與扁鉆連接。通過測量鉆桿矩形螺紋相關(guān)參數(shù)，確定自制轉(zhuǎn)接套矩形螺紋參數(shù)，同時考慮扁鉆的安裝，設(shè)計了一種一端插槽式壓緊安裝扁鉆，一端與鉆桿螺紋聯(lián)接的轉(zhuǎn)接套。考慮扁鉆在深孔加工中的偏擺問題，在設(shè)計轉(zhuǎn)接套時增加了4處導(dǎo)條安裝槽，即采用導(dǎo)條導(dǎo)向解決偏擺問題，轉(zhuǎn)接套如圖5所示。扁鉆固定通過徑向螺釘將扁鉆安裝、壓緊在轉(zhuǎn)接套槽中，同時在轉(zhuǎn)接套外圓槽中安裝了4處導(dǎo)條并采用螺釘固定(見圖6)。

4 加工驗證

德州臥式BAT深孔設(shè)備為深孔鉆鏜床，內(nèi)排屑，油冷卻。現(xiàn)場加工時，柱塞頭采用一夾一架形式裝夾，即柱塞頭一端外圓被三爪自定心卡盤夾持，另一端外圓被中心架架上(見圖7)。扁鉆與轉(zhuǎn)接套采用插槽式壓緊安裝，轉(zhuǎn)接套與鉆桿采用矩形螺紋聯(lián)接，通過轉(zhuǎn)接套將扁鉆與鉆桿連接。由于扁鉆與自制轉(zhuǎn)接套無法滿足內(nèi)排屑要求，因此加工時深孔設(shè)備不開油泵，并采用低轉(zhuǎn)速小進給加工，即轉(zhuǎn)速設(shè)為150～200 r/min，進給量設(shè)為2～3 mm/min，同時為減少切削熱采用多次手動油潤滑。采用上述參數(shù)對柱塞頭R30 mm及120°倒角進行加工，完工后如圖8所示。為檢測R30 mm及120°倒角的符合性，剖切了柱塞頭工藝件，并對R30 mm型面進行了脫模檢測，對120°倒角進行測量，結(jié)果顯示R30 mm及120°倒角符合圖樣尺寸要求。柱塞頭試加工結(jié)果證明，扁鉆+BAT鉆桿加工柱塞頭深孔根部R型面方法可行。

5 結(jié)語

在對柱塞頭工件深孔根部典型結(jié)構(gòu)進行工藝難點分析的基礎(chǔ)上，考慮現(xiàn)有設(shè)備能力情況，設(shè)計制造了典型幾何結(jié)構(gòu)扁鉆及轉(zhuǎn)接套，與BAT深孔設(shè)備鉆桿連接構(gòu)成了近似深孔鉆的系統(tǒng)，實現(xiàn)了大長徑比柱塞深孔根部R30 mm型面加工，經(jīng)工藝件驗證及零件加工檢驗該工藝方法有效可行。該工藝方法解決了柱塞類工件深孔底部典型腔的加工難題，也為細(xì)深孔類零件的底部典型結(jié)構(gòu)加工提供了一種新思路。