航空發動機鋁鎂機匣深孔如何加（jiā）工？

前言

航空發動機機匣深孔加工存（cún）在排屑困難、直線度要求高、刀具設計困難等（děng）問題，加工效率普遍較低[1]。某型（xíng）航空發動機（jī）附件傳動箱深孔一直是鑽鏜（táng）孔，需要頻繁退刀排屑，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（huá）傷孔出口。這種加工方式不僅效率低，而且孔的位置和直線度難以保證，導致零件有報廢的質量風險。如果零件報廢，每台損失（shī）十（shí）幾萬元，造成更大的經濟損失，操作人員壓力更大。這種（zhǒng）加工工藝亟待改進和創新，否（fǒu）則將難以適應企業的快速發展。本文通過工藝集成優（yōu）化、刀具改進、加工技術方案優化等方法，攻克了間歇式深孔數控加工的關鍵技術，在保證加工（gōng）質量的（de）同時，大大（dà）提（tí）高了加工效（xiào）率。

02過程難度分析

2.1典型零件的加工要求

附件傳動（dòng）箱斷續深孔加工的技術要求（qiú）。孔深790.5毫米，長（zhǎng）徑比為44∶1。洞被中間長181.7mm的空心部分分成兩段。第一段（duàn）孔的直（zhí）徑為19毫米，第二段孔的直徑為（wéi）18毫米。兩段孔同心，要求孔的（de）表麵粗糙度值Ra為（wéi）1.6μm m

2.2典型零件（jiàn）的加工難點

加工難（nán）點如（rú）下。

1)加工的兩（liǎng）個孔都是深孔，深孔縱橫比大，加工所需（xū）刀具非常細長，剛性差，排（pái）屑（xiè）困難，加工效率低。

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

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(埋孔端（duān）麵)→φ10mm中心鑽(鑽中心孔)→φ16mm鑽頭粗加工前半孔→φ19mm鏜（táng）刀鏜正孔導向→φ19mm平底埋鑽(加工φ19mm孔徑部分（fèn），在間斷（duàn）處埋φ18mm孔端麵)→φ18mm長鑽頭慢慢加工此深（shēn）孔→ φ 110。

3.2處理方法中的問題（tí）

1)刀具多，步驟多，切削參數低。這個孔的加工（gōng）時間長達150分鍾，效率很低。間歇式深孔刀具加工數據統（tǒng）計見（jiàn）表1。

表1間歇式深孔刀具的加工數據

2)孔超差損失大。麻花鑽定心差，排屑困難（nán），鑽孔精度低，容易跑偏，質量不穩定，一年損失（shī）近30萬元。

04鋁鎂機製（zhì）動器間歇深孔加工新方案

4.1新（xīn）加工方案（àn）

設計了一（yī）種新的深孔加工方案（àn）。

(1)改變導向孔的加工方法，將埋端麵、加工中心孔、粗鑽、鏜孔四個步驟改為三邊鑽一個（gè）步驟。利（lì）用三棱鑽（zuàn）對中性好，孔位精度可達0.03 ~ 0.1 mm的特點，實現原工藝方法中四把刀的加工效果，效率比原工藝方（fāng）法提高7倍。

(2)改進深孔加工鑽頭，用φ18mm槍（qiāng）鑽代替φ18mm長麻花鑽。槍鑽優勢（shì）強，剛性（xìng）好，轉速可（kě）達3000r/min，刀（dāo）帶冷，排屑容易，加工時不反複循環退刀，切削線速度高，可提高加（jiā）工速度10倍以上，同時提高孔的（de）位置精度和（hé）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的三棱導向鑽分（fèn）別加工（gōng）200mm和（hé）410mm的導向孔，用φ18mm的槍鑽加工間斷孔。改進（jìn）前後刀具方案對（duì）比。

(4)加工設備的更換。原加工設備為臥式四軸加工中心，無內冷或外（wài）冷，冷卻排屑效（xiào）果差，製約了切（qiē）削參數的選擇。改進後選用了高壓中心內冷的五（wǔ）軸龍門加工中（zhōng）心，冷卻、潤滑、排（pái）屑效果良好，為高速加工奠定了（le）基礎。

a)原始（shǐ）刀具方案b)新刀具（jù）方（fāng）案（àn）

4.2槍鑽與導向鑽的匹配要求（qiú）及導（dǎo）向孔的加工深度

對於大縱橫比的深孔（kǒng）加工，使用槍鑽時需要匹配合適精度的導向鑽[2]。對於使（shǐ）用的φ18mm槍鑽，其自身精度要控製在0.01mm以內，導（dǎo）向鑽的孔（kǒng）徑公差也要控製在0.008mm以內除了製（zhì）造精度外，槍鑽與導向鑽之間的間隙值也很重要，因為間隙過大，導向孔就會失（shī）去精確導向的（de）作用。根據加工試驗，導孔（kǒng）與槍鑽的配合間隙應控製在0.01 ~ 0.02 mm，鑽一般切削刃短，剛性好，但鑽孔深（shēn）度較淺。為了（le）保證槍鑽加工不（bú）出現偏差，達到最佳導向效果，參照普通鑽床加工深（shēn）孔時使用的鑽套長度進行加（jiā）工（gōng）試（shì）驗。試驗結果（guǒ）表明，導向孔的深度應為槍鑽直徑（jìng）的2.5 ~ 3倍，加工φ18mm深54mm的孔較為合適。

4.3編程

僅僅（jǐn）依靠上述加工方案是無法實現孔加工的，需（xū）要將方案轉換成機器（qì）可識（shí）別的語（yǔ）言，即（jí）編譯數控程序。編程需要綜合考慮，如刀具安裝、刀具加工順序、刀（dāo）具軌（guǐ）跡、切削參（cān）數和幹涉等[3]。既要保證（zhèng）加工質量，提高加工（gōng）效率，延長刀具壽命，又要安全易操作。

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

槍的第一（yī）次鑽孔深度設置為18mm，進給速度降低50%。目的是在導鑽後對鑽（zuàn）尖進行平滑處理，在導孔的“約束”下達（dá）到對中的效果。在鑽孔的過程中（zhōng），槍不是一直鑽到底，而是變速鑽每一個深度，進給速度從F90→F0→F90。目的是很好的斷屑，同時留（liú）出時間將切下的（de）切屑（xiè）排（pái）出深（shēn）孔，可（kě）以釋放槍（qiāng）鑽的加工應力，延長刀具的使用壽（shòu）命。

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

(3)切削液的控製要求（qiú）加工時要（yào）檢查切削液的壓力和流量，內冷壓力一般為2 ~ 5 MPa。為確保切削液幹淨（jìng）且不（bú）變質，切削液箱上的（de）液位指示器應顯示液位在正常（cháng）範圍內[5]。加工時注意觀察冷卻是否正常，否則會卡刀斷刀（dāo），導致零件報廢。

05結論

采用技術成熟的槍（qiāng）鑽和合（hé）適的導向（xiàng）鑽，找出了導向孔的最佳加工尺寸。通過合理設計數控程序，創新了航空發動機鋁鎂機匣（xiá）間歇深孔加工的（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（shù）在於正確選擇槍鑽（zuàn）與導向孔的配合間隙和導（dǎo）向（xiàng）孔的加工深度；還要注意數（shù）控加工編（biān）程的要點和細節，以提高（gāo）刀具的使用壽命。

采用新（xīn）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，現在減少到18分鍾，效率提高了7倍。整個加工過程輕快流暢，無異常噪音，零件的質（zhì）量和效（xiào）率大大提高。該技術已在我（wǒ）公（gōng）司鋁鎂外殼加工中得到廣泛應（yīng）用。

文章來源（yuán）中國航發南方（fāng）工業有限公司鄧（dèng）元山等，原標（biāo）題：《鋁鎂機匣內間斷式深孔數控高效加工（gōng）技術（shù）》，版權歸原作者所有，僅做學習用，如有（yǒu）侵權可憑權屬證明聯係刪除謝謝（xiè）