航空機匣殼體襯套精密鏜削加工

吳澤剛+梁傳宇

摘 要：對于航空產(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，但是內(nèi)孔表面粗糙度等級只能穩(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。本課題通過采用單晶金剛石鏜刀設(shè)計，利用常規(guī)加工中心對航空機匣殼體銅套內(nèi)孔進行加工，實現(xiàn)了低硬度金屬材料以鏜削方式獲得高于磨削精度等級的精密級加工。

關(guān)鍵詞：單晶金剛石；鏜削加工；精密加工

1 課題背景

某機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，但是對于此類軟質(zhì)材料無法實現(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)計圖紙Ra0.25等級要求。

2 課題研究內(nèi)容

2.1 課題研究的思路

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

本課題將借鑒院所實驗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，實現(xiàn)航空領(lǐng)域精密加工工藝方法的工程化應(yīng)用，填補航空制造廠鋁、鎂合金機匣產(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，提高航空傳動機匣的制造水平。

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)到的粗糙度等級為納米級（鏡面光度）。采用車削加工的方式，機床床身作為參考體，工件為旋轉(zhuǎn)體，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的線速度，其優(yōu)點是加工的表面精度更高，缺點是加工的零件結(jié)構(gòu)單一，更適合于車削特征零件的加工。

鋁、鎂合金產(chǎn)品多為航空傳動機匣類零件，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)點在于能夠完成機匣殼體的孔系特征尺寸加工，缺點是鏜刀刀尖線速度低，相對精密車削加工，加工的零件表面質(zhì)量等級會受到一定影響，盡管如此，零件的理論表面粗糙度等級同樣能夠達(dá)到精密級。

2.2.2 工藝試驗內(nèi)容

（1）試驗件的精密加工

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)，工大研究室進行銅棒外徑精密車削加工，驗證銅質(zhì)材料精密加工后表面粗糙度等級情況，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)計的單晶金剛石鏜刀，對銅棒φ18內(nèi)孔進行精密鏜削加工，加工試件如圖5所示。

（2）試驗件的檢測

對哈工大加工的銅棒試件進行目視對比檢查，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，檢測報告粗糙度數(shù)值Ra0.122。

對東安廠冷工藝試驗室鏜削加工的試件進行目視對比檢查，粗糙度等級已經(jīng)達(dá)到精密級，同時將試件在接觸式粗糙度儀上進行表面質(zhì)量檢測，檢測報告粗糙度數(shù)值為Ra0.145。

3 課題研究成果

3.1 精密級加工刀具

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，了解了此類刀具的制造過程及其結(jié)構(gòu)特點，特別是對此類刀具的保護方法，本課題研究使用的專用精密鏜削刀具如圖6所示。

3.2 精密級加工工藝

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

3.3 型號制造難題解決

公司承擔(dān)的某型機回油泵殼體襯套內(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-發(fā)動機機械加工[M].北京：航空工業(yè)出版社，1997，12.

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

作者簡介：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)。