航空（kōng）發動機（jī）鋁（lǚ）鎂機匣深孔如何加工？

前言

航空發動機機匣深孔加（jiā）工（gōng）存在排屑困難、直線度要求高、刀（dāo）具設計困難等問題，加工效率普遍較低[1]。某型航空（kōng）發動機附件傳動箱深孔一（yī）直是鑽鏜孔，需（xū）要頻繁退刀排屑，占加工時間的80%。刀具空轉時，要降低轉速和進給速度，避免刀具劃傷孔出口。這種加工（gōng）方（fāng）式（shì）不僅效（xiào）率低，而且孔（kǒng）的（de）位置和（hé）直線度難以保（bǎo）證，導（dǎo）致零件有（yǒu）報廢的質量風險。如果（guǒ）零件（jiàn）報廢，每台損失十幾萬（wàn）元，造成更大的經濟損失，操作人員壓力更大。這（zhè）種加工工藝亟（jí）待改（gǎi）進和創新，否則（zé）將難以適應企業的快速發展。本文（wén）通過工藝集成優化、刀具改進、加工技術方（fāng）案優化等方法，攻克了間歇式深孔數控加工的關（guān）鍵技術（shù），在保證加工（gōng）質量的同時，大大提高了加工效（xiào）率。

02過程難度分析

2.1典型零（líng）件的加工要求

附件傳動箱斷續深孔加工的技術要求。孔深（shēn）790.5毫（háo）米，長（zhǎng）徑比為44∶1。洞被中間長181.7mm的空心部（bù）分分成兩段。第一（yī）段（duàn）孔（kǒng）的（de）直（zhí）徑（jìng）為19毫米，第二段孔的直徑為18毫米。兩段孔同心，要求孔的表麵粗糙度值Ra為（wéi）1.6μm m

2.2典型零件的加工難點

加工難點如下。

1)加工的（de）兩個孔都是深孔，深孔縱橫比大（dà），加工所需刀具非常細長，剛性差，排屑困難，加工效率低。

2)斷續深孔加工如圖2所示。很難使鑽頭在中空的不（bú）連續處居中，並且很容易鑽掉。該孔需要穿過兩塊加強板，加工的加強板壁厚隻有（yǒu）2.0 ~ 2.5 mm，如果鑽孔位置控製不好，就會鑽穿支撐板，導致零件（jiàn）報廢（fèi），是（shì）典型的難加工（gōng）深孔之一。

03深孔加工技術

3.1原始（shǐ）加工方案

深孔加工原來的工藝方法是:φ 24mm埋鑽(埋（mái）孔（kǒng）端麵)→φ10mm中心（xīn）鑽(鑽中心孔)→φ16mm鑽頭粗加工前半孔→φ19mm鏜刀鏜正孔導向→φ19mm平底埋鑽(加工φ19mm孔徑部分，在間斷處埋φ18mm孔端麵)→φ18mm長鑽頭慢慢加工（gōng）此深孔→ φ 110。

3.2處理方（fāng）法中的問題（tí）

1)刀具多，步驟多，切削參數低（dī）。這個孔的加工時間長達150分鍾，效（xiào）率很（hěn）低。間歇式（shì）深孔刀具加工數據統計見表1。

表1間歇式深孔刀具的加工數據

2)孔超差損失大。麻花鑽定心（xīn）差，排（pái）屑困難，鑽孔精度低，容易跑（pǎo）偏，質量不穩定，一年損失近30萬元。

04鋁鎂機製動器間歇深孔加工新方案

4.1新加工方案

設計（jì）了（le）一種新的深孔加工方案。

(1)改變導向孔的加工方法，將埋端麵、加（jiā）工中心孔（kǒng）、粗鑽、鏜孔四個步驟改為三邊鑽一個步驟。利用三棱鑽對中性好，孔位精度可達（dá）0.03 ~ 0.1 mm的特點，實現原工藝方法（fǎ）中四把刀的加（jiā）工效（xiào）果，效率比原工藝方法提（tí）高7倍。

(2)改（gǎi）進深孔加工鑽（zuàn）頭，用φ18mm槍鑽代替φ18mm長（zhǎng）麻花鑽（zuàn）。槍鑽優勢強（qiáng），剛性好，轉速可達3000r/min，刀帶冷（lěng），排屑容易，加工時不反複循環退刀，切削線（xiàn）速度高，可提高加工速度10倍以上，同時（shí）提（tí）高孔的位置精度和表麵質量。

(3)減少加工刀具數量，將原來的7個刀具減少到3個刀具。用兩個φ18mm的三棱導（dǎo）向鑽分別加工（gōng）200mm和410mm的（de）導向孔（kǒng），用φ18mm的槍鑽加工間斷孔（kǒng）。改進（jìn）前後刀具方案對比。

(4)加工設備的更換。原加工設備為臥式四（sì）軸（zhóu）加工中心，無內冷或（huò）外冷，冷卻排屑（xiè）效果差，製約了切（qiē）削參（cān）數的選擇（zé）。改進後選用了高壓中心內冷的五軸龍門加工中心，冷卻、潤（rùn）滑、排（pái）屑效果良好，為（wéi）高速加工奠（diàn）定了基礎。

a)原始刀具方（fāng）案b)新刀具方（fāng）案

4.2槍鑽與導向鑽的匹配要求及導向孔的加工深度

對於大縱橫比的（de）深孔加（jiā）工，使用槍鑽時需要匹配合適精度的導向鑽[2]。對於（yú）使用（yòng）的φ18mm槍鑽，其自身精度要控製在0.01mm以（yǐ）內，導（dǎo）向鑽的孔徑公差也要（yào）控製在0.008mm以內除了製造（zào）精度外，槍鑽與導向鑽之（zhī）間的間隙（xì）值也很重要，因為間隙過大（dà），導向孔就會失去精確導向的（de）作用。根據加工試（shì）驗，導孔與槍鑽的配（pèi）合間隙應控製在（zài）0.01 ~ 0.02 mm，鑽一般切削刃（rèn）短，剛性好，但鑽孔（kǒng）深度較淺。為了保證槍鑽加工不出現偏差，達到最佳導向效果，參照普通鑽床加工深孔時使用的鑽套長度進行加工（gōng）試驗。試驗結果表（biǎo）明，導向孔的深度應為槍鑽直徑的2.5 ~ 3倍，加工φ18mm深54mm的孔較為（wéi）合適。

4.3編程

僅僅依靠上述加（jiā）工方案是無法實現孔加工的，需要將方案轉換成機器可（kě）識別的語言，即編譯數（shù）控程序。編程需要綜合考慮，如刀（dāo）具安裝、刀具（jù）加工順序、刀具軌跡、切削參數和幹涉等[3]。既要（yào）保證加工質量，提高加工效率，延長刀具壽命，又要安（ān）全易操作（zuò）。

(1)槍鑽加（jiā）工程序要點:槍鑽加工指令應為CYCLE83[4]，但在執行CYCLE83之前，槍鑽應平穩（wěn）準確（què）地進入導向孔。先用S50低速和F200慢速進給執行G01指令，進入加工好的（de）深度為48mm的導孔，然後開始內冷，準備再次執行CYCLE83。CYCLE83的轉速（sù）增加到S600，進給速（sù）度（dù）為F90。CYCLE83指令第一次鑽（zuàn）孔深度應（yīng）設置為1直徑，即18mm，第一次進給速度應設置為50%，即F45。加工時采用斷屑方式，退刀距離設為0。加工到指定深度後，機器快速回到導孔深度位置，轉速降至S50。循環指令結（jié）束後，使用G01指令，進（jìn）給速度設為F3000快速退出。

槍的第一次鑽（zuàn）孔深度設置為18mm，進給速度降低50%。目（mù）的是在導鑽後對鑽尖進行平滑處理，在（zài）導（dǎo）孔的“約束”下達到（dào）對中的效果。在鑽孔的過程中，槍不是一直鑽到底，而是變速鑽（zuàn）每一個深度，進給速度從F90→F0→F90。目（mù）的是很好的斷屑，同時留出時間將切下的切屑排出深孔，可（kě）以釋放槍鑽的加工應力，延長刀具的（de）使用壽（shòu）命。

(2)長導向鑽加工注意事項:采用（yòng）S600和F360快速鉸孔法（fǎ）穿過第一層加工孔。目的是校正孔的位置和加工孔與導向鑽之間的（de）配合間隙，防止導向鑽卡鑽（zuàn）和崩鑽。

(3)切（qiē）削液（yè）的（de）控製要求加工時要檢（jiǎn）查切削液（yè）的壓力（lì）和流量（liàng），內冷（lěng）壓力一般為2 ~ 5 MPa。為確保切削液幹淨且不變質，切削液箱上的液位指示器應顯（xiǎn）示液位在（zài）正常範圍內[5]。加工時注意觀（guān）察冷（lěng）卻是否正常，否則（zé）會卡刀斷刀，導致零件報（bào）廢。

05結論

采用技術成熟的槍鑽（zuàn）和合適的（de）導向（xiàng）鑽，找出（chū）了導（dǎo）向孔的最佳加工尺寸。通過合理設計數控程序（xù），創新了航空（kōng）發動機鋁鎂機匣間歇深（shēn）孔加工的（de）解決方案，解決了加工穩定性和加工效率問題。其中，關鍵技術在於（yú）正確選擇槍鑽與導向孔的配合（hé）間隙和導（dǎo）向（xiàng）孔的（de）加工深度；還要注意數控（kòng）加工編程的要點和細節，以提高刀具的使用壽命。

采用新方法對套管進行加工試驗驗證，孔的直線度由0.2 ~ 0.4 mm提高到0.05 ~ 0.1mm；表麵粗（cū）糙度Ra從3.2μm下降到1.6微米；原來處理時間150分鍾，現在減（jiǎn）少到18分鍾，效率提高了7倍。整個加工過程輕快流暢，無異（yì）常噪音，零件的質（zhì）量和效率大大提高。該技術已在我公司鋁鎂外殼加（jiā）工中得到廣泛應用。

文（wén）章來源中國航發南方工業有限公司鄧元山等（děng），原標題：《鋁鎂機匣內（nèi）間斷式深孔數控高效加工技術》，版權歸原作者所有，僅做學習用，如有侵權可憑權屬證明聯（lián）係刪除謝（xiè）謝（xiè）