起落架柱塞头类工件深孔根部典型结构加工工艺研究

毛俊超，郭 辉，田 辉，杜 朋

(中航飞机起落架有限责任公司，陕西 汉中 723000)

起落架是飞机的一个重要组成系统，用于支承飞机在地面停放、滑行、起飞着陆滑跑时重力，承受相应载荷的装置，采用液压系统进行减振缓冲，其液压系统件质量的优劣直接决定着起落架的性能及使用寿命。柱塞头是飞机起落架液压系统中某一关键核心零部件，在液压缓冲系统中承担着高低压腔分离及支承作用，其结构细长且包含多处台阶深孔，对设备能力和工艺流程安排提出了更高的要求，这些因素也无形中增加了工件生产制造的难度。

1 工艺技术难点

某型号起落架柱塞头结构如图1和图2所示，其材料为30CrMnSiA，长度为1 203 mm，最大外径为99 mm，最小壁厚为5.5 mm，包含φ65、φ64、φ22和φ5 mm多处台阶孔，长径比约为17，在距右端约1 085 mm处的φ64 mm深孔孔底有一处R30 mm型面及120°倒角典型结构。由于φ64 mm深孔根部封闭(R30 mm加工前φ22 mm未加工)，加工过程排屑困难，且长径比较大，也对加工刀具的刚度及加工精度提出了较高要求，采用传统刀具刚性差，刀具振动较大，刀纹明显，且无法解决R30 mm型面及120°倒角加工问题。

2 加工方案

传统深孔加工方法包括麻花钻及扁钻，采用长、短麻花钻多次逐级延伸加工孔，现在常用深孔加工方法包括枪钻系统、BAT系统、喷吸钻系统、DF系统和SLED系统及特种加工系统[1-5]。麻花钻及扁钻在车床、钻床上应用广泛，枪钻系统、BAT系统、喷吸钻系统、DF系统和SLED系统加工深孔通常需要在专用设备上才能进行加工。特种加工如电火花加工、电解加工、超声振动加工、超声振动钻削加工等也需要在专用设备上进行[6-8]。根据现场生产实际，中航飞机起落架有限责任公司仅有德州卧式BAT系统深孔专用设备，刀具多为麻花钻及扁钻。

由于柱塞头加工部位为φ64 mm深孔根部R30 mm典型型面，R30 mm加工前φ64 mm深孔已加工，采用通用刀具麻花钻无法满足长度及几何尺寸要求，若采用德州卧式BAT系统则无专用刀杆和型面刀具，若利用数控镗削也需要专用减震刀杆及刀头才能加工R30 mm。考虑扁钻一般适用于硬度较高的锻件和铸件[9]以及加工部位的典型几何特征，工艺方法确定为采用扁钻+BAT系统钻杆加工柱塞头深孔根部R30 mm型面。

本公司现有刃磨扁钻刀具的W6Mo5Cr4V2A板料，硬度为62～65 HRC，柱塞头工件材料为30CrMnSiA，硬度为50～55 HRC，因此扁钻材质能满足柱塞头加工的强度需求。为加工柱塞头深孔根部R30 mm及120°倒角，应设计制造典型结构扁钻，并制造匹配的转接套将扁钻与BAT系统钻杆连接。根据上述分析，利用扁钻+BAT系统钻杆加工柱塞头深孔根部R30 mm型面及120°倒角的方案具有可行性。

3 刀具及工装

3.1 自制扁钻

根据柱塞头深孔根部R30 mm及120°倒角尺寸确定扁钻切削刃形状及尺寸，考虑扁钻钻尖的定心作用，扁钻钻尖设计为120°。扁钻安装方式采用插槽装配式结构，即扁钻插入转接套槽中，通过径向螺钉固定，自制扁钻尺寸简图如图3所示。依据扁钻尺寸选择W6Mo5Cr4V2A板料，按扁钻改制尺寸加工扁钻，采用线切割、刃磨、钻孔等工序完成扁钻的自制加工，扁钻完工后如图4所示。

3.2 自制转接套

德州卧式BAT系统配套的伯泰科钻杆与钻头采用四头矩形螺纹联接方式，因此要实现自制转接套将扁钻与钻杆连接，应保证自制转接套一端外螺纹与钻杆内螺纹配合，另一端与扁钻连接。通过测量钻杆矩形螺纹相关参数，确定自制转接套矩形螺纹参数，同时考虑扁钻的安装，设计了一种一端插槽式压紧安装扁钻，一端与钻杆螺纹联接的转接套。考虑扁钻在深孔加工中的偏摆问题，在设计转接套时增加了4处导条安装槽，即采用导条导向解决偏摆问题，转接套如图5所示。扁钻固定通过径向螺钉将扁钻安装、压紧在转接套槽中，同时在转接套外圆槽中安装了4处导条并采用螺钉固定(见图6)。

4 加工验证

德州卧式BAT深孔设备为深孔钻镗床，内排屑，油冷却。现场加工时，柱塞头采用一夹一架形式装夹，即柱塞头一端外圆被三爪自定心卡盘夹持，另一端外圆被中心架架上(见图7)。扁钻与转接套采用插槽式压紧安装，转接套与钻杆采用矩形螺纹联接，通过转接套将扁钻与钻杆连接。由于扁钻与自制转接套无法满足内排屑要求，因此加工时深孔设备不开油泵，并采用低转速小进给加工，即转速设为150～200 r/min，进给量设为2～3 mm/min，同时为减少切削热采用多次手动油润滑。采用上述参数对柱塞头R30 mm及120°倒角进行加工，完工后如图8所示。为检测R30 mm及120°倒角的符合性，剖切了柱塞头工艺件，并对R30 mm型面进行了脱模检测，对120°倒角进行测量，结果显示R30 mm及120°倒角符合图样尺寸要求。柱塞头试加工结果证明，扁钻+BAT钻杆加工柱塞头深孔根部R型面方法可行。

5 结语

在对柱塞头工件深孔根部典型结构进行工艺难点分析的基础上，考虑现有设备能力情况，设计制造了典型几何结构扁钻及转接套，与BAT深孔设备钻杆连接构成了近似深孔钻的系统，实现了大长径比柱塞深孔根部R30 mm型面加工，经工艺件验证及零件加工检验该工艺方法有效可行。该工艺方法解决了柱塞类工件深孔底部典型腔的加工难题，也为细深孔类零件的底部典型结构加工提供了一种新思路。