航空機(jī)匣殼體襯套精密鏜削加工

吳澤剛+梁傳宇

摘 要：對(duì)于航空產(chǎn)品專用的鎂合金、鋁合金、銅合金等低硬度金屬材料，高精密內(nèi)孔通常采用的加工工藝方法為鏜削加工，能夠獲得空間孔特征的較高位置精度等級(jí)，但是內(nèi)孔表面粗糙度等級(jí)只能穩(wěn)定控制在Ra0.9-Ra1.2范圍，無法達(dá)到粗糙度數(shù)值Ra0.2甚至更高的粗糙度等級(jí)。本課題通過采用單晶金剛石鏜刀設(shè)計(jì)，利用常規(guī)加工中心對(duì)航空機(jī)匣殼體銅套內(nèi)孔進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)了低硬度金屬材料以鏜削方式獲得高于磨削精度等級(jí)的精密級(jí)加工。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)尉Ы饎偸荤M削加工；精密加工

1 課題背景

某機(jī)型回油泵殼體為鎂合金材質(zhì)，圖紙中φ18孔尺寸位置沒有安裝銅套要求，粗糙度要求為Ra0.25。鋁合金、鎂合金及銅質(zhì)材料的傳統(tǒng)加工方法有車、鏜等，磨削是被認(rèn)為提高表面粗糙度的有效工藝方法，但是對(duì)于此類軟質(zhì)材料無法實(shí)現(xiàn)工藝要求。目前采用傳統(tǒng)鏜削的加工方法，此類材質(zhì)零件的粗糙度最好能夠控制在（Ra0.9～Ra1.2）范圍，無法滿足設(shè)計(jì)圖紙Ra0.25等級(jí)要求。

2 課題研究內(nèi)容

2.1 課題研究的思路

針對(duì)鋁、鎂、銅等合金材質(zhì)的機(jī)加工藝，粗糙度Ra≥0.9屬于一般加工精度等級(jí)，粗糙度Ra≤0.2為精密及超精密加工等級(jí)。從產(chǎn)品的需要，目前航空機(jī)匣類產(chǎn)品設(shè)計(jì)精度等級(jí)有向Ra0.2≤Ra≤Ra0.9粗糙度區(qū)域發(fā)展的強(qiáng)烈趨勢(shì)，而多數(shù)國內(nèi)航空制造廠在此精度等級(jí)范圍的工藝方法還屬空白。

本課題將借鑒院所實(shí)驗(yàn)室的精密及超精密加工工藝方法，將其轉(zhuǎn)移到航空制造領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)航空領(lǐng)域精密加工工藝方法的工程化應(yīng)用，填補(bǔ)航空制造廠鋁、鎂合金機(jī)匣產(chǎn)品在（Ra0.2≤Ra≤Ra0.9）粗糙度精度區(qū)域內(nèi)的加工工藝技術(shù)空白，提高航空傳動(dòng)機(jī)匣的制造水平。

2.2 課題研究的內(nèi)容

2.2.1 刀具的準(zhǔn)備

精密及超精密加工通常采用的刀具材質(zhì)為單晶金剛石（天然），采用的加工方式為車削加工，加工的對(duì)象為鋁合金、銅等軟質(zhì)金屬材料，能夠達(dá)到的粗糙度等級(jí)為納米級(jí)（鏡面光度）。采用車削加工的方式，機(jī)床床身作為參考體，工件為旋轉(zhuǎn)體，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的線速度，其優(yōu)點(diǎn)是加工的表面精度更高，缺點(diǎn)是加工的零件結(jié)構(gòu)單一，更適合于車削特征零件的加工。

鋁、鎂合金產(chǎn)品多為航空傳動(dòng)機(jī)匣類零件，主要以鏜削加工為主，本課題采用精密鏜削代替精密車削的加工方式，刀具為旋轉(zhuǎn)體，其優(yōu)點(diǎn)在于能夠完成機(jī)匣殼體的孔系特征尺寸加工，缺點(diǎn)是鏜刀刀尖線速度低，相對(duì)精密車削加工，加工的零件表面質(zhì)量等級(jí)會(huì)受到一定影響，盡管如此，零件的理論表面粗糙度等級(jí)同樣能夠達(dá)到精密級(jí)。

2.2.2 工藝試驗(yàn)內(nèi)容

（1）試驗(yàn)件的精密加工

經(jīng)過與哈爾濱工業(yè)大學(xué)精密及超精密研究室協(xié)調(diào)，工大研究室進(jìn)行銅棒外徑精密車削加工，驗(yàn)證銅質(zhì)材料精密加工后表面粗糙度等級(jí)情況，加工試件如圖4所示。

東安廠工藝研究所采用鏜削加工，使用大連科德數(shù)控有限公司生產(chǎn)的VGW800國產(chǎn)五軸加工中心，大昭和鏜柄及鏜頭和新設(shè)計(jì)的單晶金剛石鏜刀，對(duì)銅棒φ18內(nèi)孔進(jìn)行精密鏜削加工，加工試件如圖5所示。

（2）試驗(yàn)件的檢測(cè)

對(duì)哈工大加工的銅棒試件進(jìn)行目視對(duì)比檢查，已經(jīng)達(dá)到鏡面光度，借助哈爾濱利峰廠借用其光學(xué)粗糙度儀檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告粗糙度數(shù)值Ra0.122。

對(duì)東安廠冷工藝試驗(yàn)室鏜削加工的試件進(jìn)行目視對(duì)比檢查，粗糙度等級(jí)已經(jīng)達(dá)到精密級(jí)，同時(shí)將試件在接觸式粗糙度儀上進(jìn)行表面質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)報(bào)告粗糙度數(shù)值為Ra0.145。

3 課題研究成果

3.1 精密級(jí)加工刀具

通過本課題的研究，解決了精密及超精密加工刀具的選用方法，同時(shí)，了解了此類刀具的制造過程及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，特別是對(duì)此類刀具的保護(hù)方法，本課題研究使用的專用精密鏜削刀具如圖6所示。

3.2 精密級(jí)加工工藝

國內(nèi)多數(shù)航空制造廠對(duì)于鋁合金、鎂合金及銅等軟質(zhì)材料的機(jī)加等級(jí)還處于一般粗糙度等級(jí)（Ra≥0.9），無論是車削加工還是鏜削加工，傳統(tǒng)的機(jī)加方法都無法達(dá)到精密級(jí)粗糙度等級(jí)（Ra≤0.2），本課題的研究成果填補(bǔ)了航空傳動(dòng)鋁鎂合金機(jī)匣精密級(jí)加工的技術(shù)空白。

3.3 型號(hào)制造難題解決

公司承擔(dān)的某型機(jī)回油泵殼體襯套內(nèi)徑φ18孔表面粗糙度要求Ra0.25，目前，車間采用傳統(tǒng)的鏜削加工方法，表面粗糙度只能控制在（Ra0.9～Ra1.2）范圍左右，無法滿足設(shè)計(jì)要求。本課題的研究成果，直接應(yīng)用于產(chǎn)品的加工，解決了航空產(chǎn)品的制造技術(shù)難題。

參考文獻(xiàn)

[1]徐秉銓.航空制造工程手冊(cè)-發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工[M].北京：航空工業(yè)出版社，1997，12.

[2]郭洪.航空制造工程手冊(cè)-工藝檢測(cè)[M].北京：航空工業(yè)出版社，1993，12.

作者簡(jiǎn)介：吳澤剛（1984-），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，碩士研究生，研究方向：航空制造技術(shù)。