多孔系閥體加工技術(shù)的應(yīng)用研究

劉國(guó)璽，郭輝，許鋒國(guó)，何多政

（中航飛機(jī)起落架有限責(zé)任公司，陜西漢中 723000）

0 引言

閥體是起落架收放集成閥中的一項(xiàng)關(guān)鍵零件，內(nèi)置多組閥芯等組件可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)艙門(mén)開(kāi)啟、起落架收放等功能。閥體屬多腔多孔類(lèi)結(jié)構(gòu)件，材料為7050-T6鋁合金，其孔腔尺寸精度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，交叉貫穿處毛刺去除困難，一旦有殘留毛刺進(jìn)入油路，輕則加快結(jié)構(gòu)磨損，嚴(yán)重時(shí)直接造成起落架收放控制功能喪失。

1 加工難點(diǎn)分析

閥體屬多腔多孔類(lèi)結(jié)構(gòu)件（如圖1），材料為7050-T6鋁合金，其孔腔尺寸精度高，部分小孔長(zhǎng)徑比＞15，結(jié)構(gòu)中存在22處環(huán)槽、50余處棱邊倒角。市面倒角刀懸深較短，難以加工比較深的內(nèi)槽及倒角，且交叉貫穿處毛刺去除困難，加工難度大。為減少裝夾次數(shù)，提高制造精度，在立臥轉(zhuǎn)換加工中心兩次裝夾，可完成所有外型、腔孔加工，對(duì)于部分高精度配合尺寸采用研磨加工至成品，其中大部分銑削刀具為定制的刀桿增粗非標(biāo)刀具。為減少裝夾找正人為錯(cuò)誤，引進(jìn)了探針自動(dòng)找正技術(shù)，在夾具設(shè)計(jì)方面采用了快速實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力鎖緊的模塊化設(shè)計(jì)，推廣應(yīng)用了零點(diǎn)定位系統(tǒng)與夾緊拉釘?shù)瓤焖贀Q型元器件。毛刺去除方面，主要還是銑削去毛刺+傳統(tǒng)手工去毛刺方法。

圖1 多孔系閥體

2 探針自動(dòng)找正技術(shù)

在DMU80P立臥轉(zhuǎn)換對(duì)閥體依次進(jìn)行側(cè)面粗加工后，裝夾后切換工序時(shí)，采用探針自動(dòng)找正，可減少人為對(duì)刀錯(cuò)誤，降低操作人員的技能水平要求，還可以大幅降低生產(chǎn)過(guò)程中的廢品率。探針測(cè)量找正時(shí)，將探針當(dāng)作刀具，在工件上運(yùn)行并獲取測(cè)量值。通過(guò)柔性測(cè)量循環(huán)結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)幾乎全部的銑床或車(chē)床中待處理的測(cè)量任務(wù)。主要涉及循環(huán)指令包括CYCLE977和CYCLE998循環(huán)指令。

CYCLE977循環(huán)指令用于鉆孔、軸、槽、隔片或者矩形的軸向平行測(cè)量，如3D探針標(biāo)定。CYCLE977循環(huán)能夠測(cè)量輪廓元件并且可以有選擇地在直徑或者寬度差值的基礎(chǔ)上，對(duì)給定的工件進(jìn)行自動(dòng)刀具校準(zhǔn)，或者在中心位置差值的基礎(chǔ)上修正零點(diǎn)偏移。測(cè)量前，需校準(zhǔn)探針。測(cè)量結(jié)束后，探針需位于測(cè)出的零件中心或者起始位置高度的中點(diǎn)上方。以探針軸向平行測(cè)量程序段進(jìn)行說(shuō)明[1-4]：

%_N_BOHRUNG_MESSEN_MPF

N10 G54 G17 G90 T9 D1 零點(diǎn)偏移

圖2 軸向平行測(cè)量

目前，DMU80P西門(mén)子數(shù)控控制系統(tǒng)SINUMERIK 840DSL中，已經(jīng)將循環(huán)語(yǔ)句進(jìn)行可視化處理，在NC程序段預(yù)插循環(huán)指令的位置，打開(kāi)操作面板中“其他”——“測(cè)量工件”，選取測(cè)量類(lèi)型(如“標(biāo)準(zhǔn)探頭”、“邊距離”、“角”、“孔”、“凸臺(tái)”、“3D”)，輸入測(cè)量參數(shù)，在“零偏”狀態(tài)下，確定插入即可。如在調(diào)用 CYCLE977找正時(shí)，進(jìn)入可視化界面后依次設(shè)置孔的直徑；TSA（誤差范圍）；DFA（自動(dòng)接近距離）等參數(shù)，相當(dāng)于上程序中N50～N70的NC代碼。在上程序段中，如果差 值 超 過(guò)_TSA=1，就會(huì)出現(xiàn)“超出置信區(qū)域”的警告，停止程序運(yùn)行[5-8]。

圖3 CYCLE977孔的軸向坐標(biāo)校正可視化界面

圖4 CYCLE979（外圓弧、內(nèi)圓弧）兩種模式

CYCLE998循環(huán)指令可以在測(cè)量表面后，在一定角度范圍內(nèi)進(jìn)行零點(diǎn)偏移補(bǔ)償，擺正坐標(biāo)。利用CYCLE800調(diào)節(jié)傾斜的工件表面來(lái)進(jìn)行精加工。初始狀態(tài)將工件在回轉(zhuǎn)臺(tái)上夾緊（回轉(zhuǎn)式的工件支座），并將其設(shè)置成與機(jī)床軸大致平行。

因西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)版本及功能模塊差異性影響，當(dāng)探針測(cè)量的數(shù)據(jù)不能直接進(jìn)行寫(xiě)入時(shí)，可執(zhí)行以下程序段，實(shí)現(xiàn)機(jī)床系統(tǒng)單點(diǎn)寫(xiě)入坐標(biāo)系當(dāng)前位置功能：

程序段$P_UIFRNUM為讀取當(dāng)前加工坐標(biāo)系G54、G55等，如G54則代表$P_UIFRNUM=1，$AA_IM代表當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)系值，$AA_IW代表當(dāng)前加工坐標(biāo)系值。

3 組合式快換夾具

1）工件定位方式。

組合式快換夾具夾持工件閥體的定位元件為1個(gè)基體平面和2個(gè)定位銷(xiāo)，為避免過(guò)定位，其中1個(gè)定位銷(xiāo)采用菱形結(jié)構(gòu)[9]?；w平面限制3個(gè)自由度（2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，1個(gè)移動(dòng)），圓柱銷(xiāo)限制2個(gè)移動(dòng)自由度，菱形銷(xiāo)限制1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；工裝與工件固定后一起裝夾于鎖緊板上，圓柱銷(xiāo)與工件間隙配合，可減少圓柱銷(xiāo)的磨損和零件的擠壓變形。

2）組合式快換夾具的組成。

閥體加工工裝為組合式快換夾具，其主要元部件由零點(diǎn)基礎(chǔ)板、低壓鎖緊模塊、均布螺紋柵格孔的夾具板、零點(diǎn)銷(xiāo)、鎖緊銷(xiāo)、圓形墊高塊、鎖緊板、一面兩銷(xiāo)夾緊單元等組成。零點(diǎn)基礎(chǔ)板和夾具板近似長(zhǎng)方形，除必要的定位拉銷(xiāo)和調(diào)整銷(xiāo)來(lái)確定零點(diǎn)基礎(chǔ)板的位置外，低壓鎖緊模塊采用液壓操作實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖緊和解鎖功能。組合式快換夾具可實(shí)現(xiàn)一面兩銷(xiāo)夾緊單元與其他工裝之間的快速切換（切換時(shí)間＜5 min），減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)快速換模，縮短產(chǎn)品換產(chǎn)時(shí)間，提升設(shè)備利用率。

圖5 一面兩銷(xiāo)定位單元

圖6 組合式快換夾具

4 去毛刺工藝方法研究

4.1 常用內(nèi)孔去毛刺工藝方法

常用內(nèi)孔去毛刺工藝方法對(duì)比情況如表1所示。

表1 去毛刺工藝方法

4.2 閥體實(shí)際去毛刺工藝方法

磨粒流去毛刺能有效去除細(xì)微毛刺及殘留雜物，效率較高。閥體理想去除毛刺的方法為：手工進(jìn)行可視局部范圍內(nèi)的毛刺去除，磨粒流進(jìn)行交叉孔、深孔處毛刺去除。若磨粒流去毛刺設(shè)備故障，閥體毛刺也可采用銑削和手工去毛刺方法。

1）銑削去毛刺。

銑削去毛 刺 借 助CAM軟件（如UG）中策略模塊編制去毛刺數(shù)控程序，配合倒角刀、球刀，實(shí)現(xiàn)數(shù)控設(shè)備上去毛刺加工[10]。目前，UG高版本已有去毛刺策略（如UG NX1926平面去毛刺功能，UG NX1988多軸去毛刺功能等）。

2）手工去毛刺。

對(duì)閥體棱邊毛刺，主要還借助刮刀、倒角刀、砂紙、磨頭等進(jìn)行手工去除。手工去毛刺很難去除交叉孔處毛刺（零件部分內(nèi)孔需研磨保證，也間接起到了毛刺清理功效）。

內(nèi)孔加工的刀具普遍采用內(nèi)冷方式，借助高壓冷卻液沖出鐵屑，減少殘留鐵屑對(duì)孔造成的后續(xù)劃傷。在零件機(jī)加結(jié)束，需安排超聲波清洗，可進(jìn)一步去除孔內(nèi)多余物及部分毛刺。

圖7 內(nèi)孔倒角銑削去毛刺

圖8 手工刮刀、倒角刀

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)多腔多孔類(lèi)結(jié)構(gòu)件閥體進(jìn)行工藝難點(diǎn)識(shí)別與解決。為避免零件裝夾找正時(shí)人為誤差，推廣應(yīng)用了在機(jī)探針自動(dòng)找正技術(shù)，并對(duì)德瑪吉西門(mén)子系統(tǒng)循環(huán)指令可視化調(diào)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹；為零件裝夾便利，工裝換型便捷，設(shè)計(jì)了一面兩銷(xiāo)定位的組合式快換工裝，并對(duì)工裝定位方式和組成進(jìn)行了介紹；為有效去除內(nèi)孔去毛刺，對(duì)常用內(nèi)孔去毛刺工藝方法進(jìn)行了優(yōu)劣分析。閥體高效加工離不開(kāi)新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用。