精密盲孔加工技術(shù)研究

范大宇

（沈陽黎明航空發(fā)動機（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

一﹑引言

該零件為某發(fā)動機高壓渦輪噴嘴內(nèi)后支撐，材料為AMS5707，為薄壁零件，零件壁厚較薄m，零件的整體結(jié)構(gòu)剛性較差，存在38個精密盲孔，加工合格率非常低。本文通過對加工方法﹑刀具的選用﹑加工參數(shù)等進(jìn)行調(diào)整，解決了相關(guān)問題。

二﹑零件簡介

高壓渦輪噴嘴內(nèi)后支撐為某型航空發(fā)動機中與葉片連接的一個單件。壁厚最薄1.1mm，有2組高精密盲孔，每組19個共38個，孔徑公差分別為0.00381mm，其中一組孔的位置度只有0.05，另有1基準(zhǔn)孔孔徑公差為0.005mm，保證孔徑及位置合格難度非常大。

該零件材料材料為AMS5707，為難加工鎳基高溫合金。切削特性表現(xiàn)在以下方面：塑性變形很大；切削力較大；切削溫度高；刀具易磨損；加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重。

所以由于材料的原因，零件難于切削，并且零件比較薄，剛性較差，需要借助輔助支撐來保證加工變形量，同時加工盲孔需要涂層非標(biāo)刀具，由于公差限制，需使用鉆﹑擴(kuò)﹑鏜﹑鉸等工藝依次加工，以保證孔徑及位置尺寸的一次合格率。

三﹑孔加工試驗

1 零件端面孔的工藝方法﹑余量分布及加工參數(shù)。

（1） 零件狀態(tài)。由于零件端面盲孔的位置要求非常高，只有0.05mm，這個對于零件前工序加工提出了很高的要求，基準(zhǔn)直徑公差為0.03mm，圓度為0.03mm，基準(zhǔn)平面度要求0.05mm。

（2）刀具的選用。對于材料為高溫合金的零件，為保證加工尺寸的精度，采用帶涂層的非標(biāo)刀具。關(guān)鍵是鉸刀工序，鉸孔為加工最后一道工步，該工步的質(zhì)量﹑穩(wěn)定性﹑準(zhǔn)確性直接影響零件最終尺寸狀態(tài)。刀具選用非標(biāo)定制的合金鉸刀，其鉸刀的公差略大于盲孔的孔徑，并且刀具的圓周跳動不能大于0.005mm。

2 工藝路線及余量參數(shù)

采用鉆→擴(kuò)→鏜→鉸的順序進(jìn)行孔加工，以φ5±0.00381mm為例。

（1） 打點。刀具：φ3中心鉆；切削深度：1-1.5mm；

（2）鉆底孔。刀具：φ4合金鉆頭，切削深度：13.90mm；其它問題：由于后續(xù)擴(kuò)孔原因，底孔深度在圖紙要求尺寸的公差上限，參數(shù)根據(jù)選用刀具的不同一般在S =700-750r/min，F(xiàn)=30mm/min。

（3） 擴(kuò)孔。刀具：φ4.5帶涂層合金端銑刀（銑刀側(cè)刃不太過長并且盡可能深的裝夾刀桿，防止刀具擺動，上刀加工前，要測量刀具刃跳動）；

切削深度： 13.87mm；（要求略高于底孔深度）

其它問題：參數(shù)S =500-550r/min，F(xiàn)=30mm/min；

（4）鏜孔。刀具：鏜刀（選用剛性較強的鏜刀，因為孔徑過小，所以選擇的是鏜桿和刀尖一體的鏜刀，及滿足了加工剛性要求，又能保證較高的定位精度，鏜頭的精度選用0.01-0.02mm之間）；其它問題：注意盲孔底R0.381±0.127mm，雖然鉸刀R為0.381，但鉸刀無法加工到孔底，為不讓孔內(nèi)有接刀棱，所以鏜刀的R要選用0.3mm左右；切削深度：13.87 mm，參數(shù)S =600-650r/min，F(xiàn)=25mm/min，注意鏜刀要給鉸刀留余量0.05mm左右，以此保證鉸刀切屑量和刀具使用壽命，所以加工孔徑為φ4.70；

（5）鉸孔。刀具：鉸刀（鉸刀的規(guī)格尺寸加工前要試驗加工檢驗，操作者備刀具尺寸，試驗加工試件并檢驗合格后用于加工批產(chǎn)零件，一般試件孔為3-5個，檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，不要出現(xiàn)或大或小的情況出現(xiàn)。）

切削深度：在13.6mm左右；

其它問題：由于是盲孔，如果鉸刀加工到孔底，非常容易導(dǎo)致刀柄擺動，孔口偏大超差。參數(shù)S =200-220r/min，F(xiàn)=12-15mm/min。

（6）刀具的磨耗。刀具磨損影響孔徑的一般是鏜刀和鉸刀，鏜刀的消耗定額一般為0.3/件；鉸刀的消耗定額一般為0.3/件，但鉸刀使用時需使用內(nèi)徑千分表測量，以防刀具未知的磨損導(dǎo)致盲孔超差。

（7） 其它注意事項。由于是盲孔加工，造成排屑不暢，存在積屑刮傷孔壁的危險，而且由于零件材料的原因，碎屑會很容易粘結(jié)在鉸刀刃上，影響最終孔徑值。鏜刀加工時，不要使用局部加工后，測量的方法，因為材料嚴(yán)重的加工硬化問題，會在零件孔內(nèi)徑形成喇叭口，造成孔開口大，內(nèi)部小的情況，同樣因為材料的問題，鏜刀的每刀切深不可以過小，如果切深過小的話，刀尖就會一直在孔壁打滑導(dǎo)致的讓刀，切削掉很少的材料，而如果繼續(xù)上刀加工，就可能出現(xiàn)上很少的量，卻因為讓刀消除，一下去除很厚的材料，所以鏜加工建議每刀的切深直徑不小于0.06mm，這樣通過反復(fù)上刀﹑測量就能很容易達(dá)到立項的尺寸。

四﹑結(jié)果討論與分析

用過以上試驗，成功的摸索出一套加工高精度孔類零件的方式方法，積累了大量孔類加工數(shù)據(jù)信息及加工經(jīng)驗，同時了解到加工數(shù)量較多時，保持穩(wěn)定性的加工參數(shù)﹑刀具消耗等多項寶貴信息。

由于零件高精度孔非常多，約40個，其質(zhì)量穩(wěn)定性，非常關(guān)鍵，該零件的成功研制的同時，穩(wěn)定了加工一次合格率，目前為止盲孔加工合格率為100%，為后續(xù)批量生產(chǎn)奠定了堅實的質(zhì)量基礎(chǔ)。

結(jié)語

高壓渦輪噴嘴內(nèi)后支撐零件的成功研制交付，標(biāo)志著我公司已具備加工高精度孔類零件的加工技術(shù)，填補了我公司該類技術(shù)的空白，為后續(xù)開發(fā)研制類似精度加工技術(shù)奠定了堅實的基礎(chǔ)，積累了豐富的寶貴經(jīng)驗。

[1] 許韶洲.孔的切削加工 [J].機電工程技術(shù)，2013（06）

[2] 劉姝.高溫合金零件工藝研究 [J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（21）