起落架結(jié)構(gòu)件超長(zhǎng)深孔內(nèi)偏心R圓弧面的加工

劉華，劉新文，胡阿林

中航飛機(jī)股份有限公司長(zhǎng)沙起落架分公司漢中精益制造中心 陜西漢中 723200

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(jiàn)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(jiàn)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┘庸ぁ７磸?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。

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(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)圖5）實(shí)現(xiàn)R9mm圓弧加工，專用檢具（見(jiàn)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。

（1）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(jiàn)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。

圖8 專用支承實(shí)物

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。

（2）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。

（3）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φ25mm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)。

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。

20221207