啄鉆在飛機裝配中的應(yīng)用與維護

李子菲

摘 要：本文通過波音737尾段項目生產(chǎn)中的應(yīng)用實例，對啄鉆的結(jié)構(gòu)、使用方法和型號選擇、維護等作以簡單介紹，結(jié)合生產(chǎn)實踐論述了啄鉆在民機裝配生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，為推廣使用啄鉆及先進工具和工藝方法提供一些經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：啄鉆;飛機裝配;應(yīng)用

在飛機裝配中，制孔方法主要有兩種：一種是使用風鉆手動進行的制孔;另一種是使用精加工動力頭進行制孔。前者操作簡單，一般用于鉚釘、高鎖螺栓等緊固件孔的鉆制，對比較厚或者難于加工的材料往往受人力限制且在制孔工作量較大時，質(zhì)量得不到可靠保證;后者主要是對關(guān)鍵部位的接頭孔進行加工，可以嚴格保證制孔質(zhì)量。在波音737飛機尾段裝配中，為了獲得足夠的結(jié)構(gòu)強度，部分位置大量采用了高鎖螺栓。由于材料軟硬層疊，厚度、孔徑大，精度高，給鉆孔工作帶來很大困難，啄鉆的應(yīng)用主要就是為了解決這一類問題。

1 啄鉆

啄鉆是自動進給鉆的一種，其名稱是根據(jù)英文原名Peck Drill直譯而來的，很形象的表明了該種鉆機的工作形式。普通自動進給鉆在工作時一直向前進給，直至穿透工件完成孔的鉆制，而啄鉆則在此基礎(chǔ)上改進了進給機構(gòu)和進給方式，由單一的一直向前進給變?yōu)橥凳阶膭舆M給。即在設(shè)定的進給量和啄動效率下，來回往返運動，每次向前進給一定量，逐漸推進，直至達到設(shè)定行程或穿透工件完成制孔。

2 啄鉆加工優(yōu)缺點

與傳統(tǒng)鉆孔相比，往返式啄動進給具有改善排屑，解決了同時鉆軟硬層疊材料的難題，一次完成深孔高精孔加工的優(yōu)點;往返式啄動完成每次啄動進給量（切削量）之后回程時將大部分切屑帶出，從根本上解決了制孔過程中的排屑問題，避免金屬切屑在孔內(nèi)對孔壁造成劃傷，改善孔壁質(zhì)量;每次切削后的回程也使刀具得到完全的冷卻，在避免切削產(chǎn)生熱量造成切削性能下降，延長了刀具的使用壽命，同時恒定的鉆孔速度也保證了深孔高精孔的加工質(zhì)量。

啄鉆加工具有明顯優(yōu)勢的同時也存在一定的缺點，一方面啄鉆加工的效率較低，不適合產(chǎn)品高速率生產(chǎn);另一方面，啄鉆的制造技術(shù)為國外壟斷，啄鉆及其配件的價格昂貴。

3 啄鉆在飛機裝配中的應(yīng)用

由于啄鉆特殊的進給方式，主要適用于厚度較大的難加工材料，如鈦合金、鋼件等，以及多層材料中包括較硬材料與較軟材料的情況，如鈦合金和鋁合金，可以避免硬料切屑對軟料進行切削，導致出現(xiàn)軟料部分孔徑超差，而硬料部分滿足尺寸要求的現(xiàn)象。

但是，由于啄鉆特殊的進給方式，往復運動的空程需占用一定時間，導致制孔時間較長。雖然可以通過調(diào)大進給量、降低啄動頻率來縮短制孔時間，但會引起孔壁質(zhì)量下降。在實際生產(chǎn)中應(yīng)針對不同情況通過反復試驗選擇兩者之間的最佳平衡點，以盡可能短的時間制出滿足精度要求的孔。

3.1 啄鉆初始設(shè)置

將卡盤連接到啄鉆主軸上，裝夾鉆頭，初步夾緊，然后安裝前端并夾緊鉆頭，擰緊鉆套，在前端套上護罩。

在對啄鉆進行設(shè)置前用內(nèi)六角扳手打開啄鉆后部外蓋、液壓單元（Hydraulic Unit）的端蓋以及啄動頻率調(diào)節(jié)旋鈕（Peck Timer Knob）的外蓋。

3.1.1 液壓單元的設(shè)置

液壓單元的功能是通過液壓機構(gòu)對啄鉆的進給量進行調(diào)節(jié)。其值越小，進給量越大，孔壁質(zhì)量越差。

首先將液壓單元調(diào)節(jié)旋鈕旋轉(zhuǎn)到0。向前推動行程桿（Thrust Bar）直至鉆尖大約與鉆套齊平為止;松開作動支架（Reaction Bracket）上的止動螺釘（Lock Screw），將作動螺桿（Back Stop Screw）擰到與作動閥（Motor Valve）接合的位置。作動螺桿和作動閥的作用是在一次啄動完成后，主軸退回時帶動作動螺桿返回撞擊作動閥，啟動下一次啄動。調(diào)整后務(wù)必重新擰緊止動螺釘。

在該步驟中，向前推動行程桿會導致啄鉆行程縮短，可能小于零件厚度，無法鉆透，所以應(yīng)盡量避免調(diào)整行程桿。實際生產(chǎn)時使用了可調(diào)前端，通過調(diào)整前端長度達到相同目的，省略此步驟，避免縮短行程。

3.1.2 止動塊

向前推動行程桿直至鉆尖距離零件大約1/8英寸（3.175mm），然后調(diào)整快進螺桿（Rapid Advance Rod）直至止動塊與液壓桿接合為止。此時行程桿的位置即為整個啄動行程的起點，并由止動塊加以固定。要注意的是，鉆尖與工件的距離不能夠小于1/8英寸（3.175mm）。因為啄鉆需要一定的空程進行首次啄動，然后逐漸進給。如果距離太短，會使刀具在首次啄動中就切削到工件并試圖完成該次進給，表現(xiàn)為啟動后一直向前進給切削，不進行啄動。

3.1.3 設(shè)定行程終點

設(shè)定行程起點后，需設(shè)定行程終點。測量出鉆頭必須經(jīng)過的距離（即工件厚度）。保持行程桿仍在上一步所設(shè)定的起點位置，由行程桿的端面量起，將深度螺桿鎖緊螺母設(shè)定在工件厚度加大約1/16英寸（1.5875mm）的位置。

3.1.4 液壓單元回程設(shè)定

要鉆制高質(zhì)量的孔，液壓單元回程設(shè)定（Set Back）值的大小是很關(guān)鍵的參數(shù)。通常情況下，0.006英寸的回程設(shè)定就足夠了。然而，如果工裝存在偏差，那么有必要增加這個數(shù)值以確定再次接觸零件之前鉆尖的進給是可控的。

3.1.5 調(diào)整啄動頻率

開動啄鉆，記錄其每分鐘啄動的次數(shù)，據(jù)此調(diào)整啄動頻率調(diào)節(jié)旋鈕，使啄動頻率為大約每分鐘60次。液壓單元20、啄動頻率60為系統(tǒng)默認值，基本適用于所有情況并能保證制孔質(zhì)量，我們也通過對試驗件的試切比較驗證了這一點。但在實際使用時可以在此基數(shù)上適度調(diào)整以適應(yīng)不同情況及要求。

3.2 啄鉆的精調(diào)

在啄鉆進行初始設(shè)置之后，須進一步精調(diào)以在盡可能短的時間內(nèi)得到最佳質(zhì)量的孔。通常有以下原則：

（1）每分鐘啄動的次數(shù)越多，孔的質(zhì)量越好，但同時制孔時間越長;

（2）對給定的材料和鉆頭，孔徑減小，液壓單元的設(shè)置值相應(yīng)的要增大;

（3）如果在操作中鉆頭或材料出現(xiàn)過熱，將液壓單元設(shè)置值增大或增加啄動次數(shù)，通常兩者都要進行調(diào)整，但首先應(yīng)調(diào)整液壓單元設(shè)置值;

（4）對于未知的情況，將液壓單元設(shè)置為20，啄動次數(shù)設(shè)置為每分鐘60次，鉆鉸一個孔后檢查孔徑和表面質(zhì)量;如果兩者都滿足要求，通過減小液壓單元設(shè)置值來縮短鉆制時間，如果發(fā)現(xiàn)啄鉆啄動切削吃力，或者切削材料時發(fā)出異響，或者孔的質(zhì)量下降，需增加液壓單元設(shè)置值。同時也可對啄動次數(shù)進行一定調(diào)整，通過增加啄動次數(shù)、減少每次啄動切削量改善孔的質(zhì)量。一旦制出最佳質(zhì)量的孔，記錄此時的啄動次數(shù)和液壓單元設(shè)置值作為將來使用時的參考。

3.3 啄鉆使用注意事項及維護

（1）壓縮空氣壓力為90psig。

（2）啄鉆使用壓縮空氣必須經(jīng)過濾器，避免不純凈的空氣將水、油等異物帶入工具內(nèi)部，造成工具內(nèi)結(jié)構(gòu)器件銹蝕、損壞或堵塞，引起工具故障。

（3）啄鉆屬精密工具，除上面提到連接過濾器外，應(yīng)定期加注機油，保持啄鉆內(nèi)的作動零件潤滑。對于連續(xù)循環(huán)使用的啄鉆，潤滑速率應(yīng)每分鐘一滴。對于每15秒鐘一個循環(huán)的啄鉆，正確的潤滑速率應(yīng)該是每四個循環(huán)使用一滴。

（4）啄鉆等高級專用工具還需定期保養(yǎng)，維護保養(yǎng)時間可以根據(jù)客戶客觀條件以架次或時間論定，如3個月等;維護保養(yǎng)的內(nèi)容可分為：簡單護養(yǎng)、綜合保養(yǎng)和維修保養(yǎng)。從而以保證工具合理的使用壽命，降低維修成本，保證加工精度。

4 常見故障及原因（見表1）

5 結(jié)束語

啄鉆等自動進給鉆使用和維護都很簡單，尤其適用于飛機裝配過程中的制孔，改造起來比較方便。對于已有的工裝，所需要的僅僅是增加一塊鉆模板用于確定孔位、固定鉆機，簡單易行，十分適合在飛機裝配中需大量制孔處和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件上推廣使用，尤其是鉆軟硬層疊材料及深孔高精孔的加工方面更具優(yōu)勢，顯著提高制孔質(zhì)量，降低勞動強度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

本文力爭使每位讀者讀后對啄鉆的使用和應(yīng)用有一定程度的了解和認識，并能夠在本文基礎(chǔ)上完成啄鉆的選型、制孔方案的確定，以及生產(chǎn)中的實際操作、應(yīng)用及維護等。

參考文獻：

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[2]《航空制造工程手冊》總編委會.航空制造工程手冊[M].北京： 航空工藝出版社，1993.