探究台阶孔的数控加工
2015-06-12赵章民徐红彦
□ 赵章民 □ 徐红彦
中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司 陕西汉中 723200
1 问题描述
55-2121002-00下侧撑杆是A340/A330飞机上的一项关键重要件，零件材料为300M，总长近1.5 m，热处理后零件硬度为53～55 HRC，在立式加工中心上对φ89.05、R0.76及45°倒角的加工是难点，如图1所示，而且在对φ89.05孔的加工过程中存在断续切削，零件表面粗糙度要求较高，为Ra1.6 μm。
2 解决思路分析
2.1 零件的结构分析
图2为零件的整体结构，两孔中心距为1 388 mm。通过局部视图1可看出：下方φ86.95孔与φ89.05孔的连接是靠45°倒角和R0.76圆滑过渡。耳片两侧的φ86.95孔小于需要加工的φ89.05孔，给刀具和进刀方式的选择带来了难度。
2.2 设备的选择
根据零件的结构分析，最理想的加工方案是从φ86.95（1）号孔进刀，采用带平旋盘的卧式加工中心加工，但由于本单位加工设备受限，只能在2轴半立式加工设备上想办法解决。
▲图1 局部视图及局部放大图
▲图2 零件结构图
▲图3 刀具系列
▲图4 进退刀轨迹
2.3 加工方案分析
由于设备受限，只能采用刀具从φ86.95（2）号孔进刀方式，用精镗刀一次加工到位，确保图2所示位置度φ0.02 mm的要求。φ89.05孔采用先粗铣再精镗，而两孔之间的过渡45°倒角和R0.76，要利用刀具的成型刀片来保证。由于后加工的φ89.05孔大于进刀φ86.95（2）号孔，为防止在镗刀进、退刀时对 φ86.95（2）号孔壁的拉伤，必须巧用M19功能使镗刀刀尖在规定的位置、方向定向停止。
2.4 刀具的选择
φ89.05孔的加工，先采用φ63R0.8方肩铣刀切除孔余量，再用刀片R0.8精镗刀加工孔，保证Ra1.6 μm的表面粗糙度，最后用45°且尖角为R0.8的成型倒角刀加工到位，所用刀具系列如图3所示。
3 解决途径
3.1 确定镗φ89.05孔的镗削轨迹
根据零件的结构特征，分析了台阶孔的加工方案并确定了刀具，对于φ89.05最终孔加工，采用镗刀镗削保证，镗削刀具轨迹如图4所示。进刀时刀尖偏离孔φ86.95的中心2 mm，将镗刀运动到内档中心处，然后将刀具移动到φ89.05孔中心处，进行φ89.05孔的镗削和根部R0.76的加工，加工完毕将镗刀抬起移至内档处，再偏移中心2 mm进行退刀。φ89.05镗孔程序为：
表1 刀具及切削参数
%
(Z021039A--TK-ф89.05)
G40G69G80
G90
M19//主轴定角度
G00G90G54X0.0Y2.0//Y轴偏置2 mm（防止刀尖划伤孔壁）Z200.0
Z5.0//加工平面抬5 mm
M03S120
G76X0.0Y0.0Z-52.4 R3.Q0.1F50//镗削加工M05//主轴停转
M19//主轴定角度
G01X0.Y2.0//Y轴偏置2 mm（防止刀尖划伤孔壁）
G01Z150.0//Z轴抬高
G00G28G91Z0.0//Z轴回零G90
G80
M05
M02
%
笔者利用了M19（主轴定角度）指令，在此需要注意的是，对于不同的机床，由于机床参数的不同，主轴定角度后偏置的坐标轴是不一样的（有的是X轴,有的是Y轴），运行该程序前一定要对机床的偏置方向弄清楚。同时要注意镗头刀杆的外径尺寸，入口孔的半径尺寸减去镗头刀杆的半径尺寸，差值为镗刀能偏置的最大值。
3.2 加工参数的确定
最初零件在加工过程中由于断续切削，导致加工中振刀现象频繁出现，严重影响零件的表面粗糙度，满足不了图纸的要求。后通过现场的多次试切削和参数的实验调整，最终确定了合理的铣刀、镗刀的切削加工参数，解决了振刀问题，保证了零件的表面质量。切削加工参数见表1。
4 总结
在数控设备受限的前提下，结合零件的加工特征，探索工艺方案以及工艺实验，选择合适的加工刀具，将刀具和FANUC数控系统的M19功能结合应用，确定合理的加工参数，解决了台阶孔的加工问题，最大限度地提高产品加工效率，降低加工成本。
