一種空間位置孔加工及檢測方法研究

秦永金

（中航工業直升機設計研究所，景德鎮 333001）

航空制造業經常需要加工高精度空間角度孔，該類孔加工需要5軸機床才能完成，小型航空企業、科研院校生產任務多為單件、小批零件，部分單位未添置5軸加工機床，因此可以利用空間位置加工的方法，彌補這方面的不足。

1 空間角度孔加工及檢測方法研究

如圖1所示，該夾板材料為1Cr18Ni9Ti不銹鋼，該夾板中ΦD孔與2-Φ36（0.021 0）孔存在84°相對空間角，且孔精度及位置度要求高。常規三軸機床加工多采用鉗工劃孔位線，然后通過鏜床轉盤轉角度找正劃線加工，但該方法無法保證孔與孔之間的空間位置。

圖1 夾板示意圖

1.1 空間角度孔加工及檢測工裝設計

如圖2所示，該圖為球形找正、檢測工裝設計圖。其中球徑可以加工后實測，設計時提出其輪廓度要求，與工件配合的Φd1*軸和ΦD1孔間隙配合，配合間隙為0～0.01，待工件孔加工完后實測配車。

工件要求角度值、尺寸公差、平面度及粗糙度如圖3所示，外形尺寸根據工件大小進行協調設計。

2 空間角度位置孔加工及檢測原理

空間角度孔找正加工檢測裝置，既可以用于空間角度孔加工前的找正，也可以用于加工完兩孔位之間位置的檢測，如圖4所示。當工件加工具有空間角關系的ΦD1和2-ΦD2時，先加工ΦD1孔，實測孔徑并配車球形找正、檢測工裝。通過角度塊將2-ΦD2軸向與3軸機床Z方向設置為相同的方向，利用L2=L1×cos6°+H×sin6°公式，即可找正工裝球心。機床X軸方向移動距離為L2，可找出2-ΦD2的加工孔位，相反則可以檢測已加工孔的尺寸偏差。

圖2 球形找正、檢測工裝設計

圖3 工件工藝尺寸

2.1 空間角度位置孔加工及檢測裝置使用效果

利用上述方法，在米克朗三軸數控加工中心上完成了一批高精度空夾板零件的加工。同時，該方法也適用坐標鏜床、坐標磨床等3軸機床。但如果機床配置了高精度萬能轉動臺，則可以單獨選擇球形找正、檢測工裝適用性，無需再利用高精度角度塊。

圖4 角度孔找正加工裝置

圖5 加工面與孔的位置關系

該方法還能確定加工面與孔的空間位置關系，如圖5所示。基準面A與ΦD2孔交點到B面距離為H2，設計要求該尺寸為H2±0.02。然后通過該尺寸對球形球面進行找正、檢測，利用基準轉換保證球心到B面距離為H1±0.02，便可以得到結果。

3 結語

針對高精度空間位置孔加工方法的研究，本文研究出一種高精度球形找正工裝的方法，有效解決了3軸機床加工高精度空間位置孔難題。利用該方法可以簡單、有效地加工、檢測高精度空間位置角度孔，提高三軸機床設備（坐標鏜、坐標磨、3軸加工中心等）的加工能力。