提高后擋塊小孔加工精度的新方法

■ 中航工業(yè)空空導(dǎo)彈研究院 （河南洛陽(yáng) 471009）

王槐德

1. 后擋塊結(jié)構(gòu)

我單位X型導(dǎo)彈某批預(yù)投零件投產(chǎn)，其中后擋塊零件（見(jiàn)圖1）與L型后擋塊零件結(jié)構(gòu)相同，除去外圓尺寸的精度要求稍有不同之外（X型為D-0.20-0.35mm，L型為D-0.08-0.20mm），其他加工要素的尺寸精度、形狀精度及表面質(zhì)量的要求都相同。因此，X型后擋塊可借鑒L型后擋塊的加工技術(shù)。

2. 問(wèn)題的提出

如圖1所示，斜孔φ1+0.10-0.05mm與銷孔φ1.6++00..004160mm的孔徑小，位置精度高，加工難度大。L型后擋塊加工所采用的鉆模裝夾鉆套導(dǎo)引的加工方式，不僅可以保證小孔的加工精度，而且加工效率高。采用鉆模（1J304/XX029）加工斜孔時(shí)，工件的定位基準(zhǔn)為鐵心軸孔及長(zhǎng)度L的側(cè)面（圖1中的D面），分析得知邊距尺寸2++00.12mm與外圓尺寸D的大小密切相關(guān)。而兩型后擋塊外圓尺寸D的公差帶不重合，因此，X型后擋塊無(wú)法借用鉆模對(duì)斜孔進(jìn)行加工。另外，L型后擋塊加工銷孔用的鉆模（1J304/XX027）因使用年限長(zhǎng)，磨損嚴(yán)重，其定位精度已無(wú)法滿足銷孔位置度φ0.08mm的要求，因此X型后擋塊無(wú)法借用。由于鉆模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度高，鉆模修理、制造周期長(zhǎng)，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的需要。因此，對(duì)于斜孔與銷孔的加工，X型后擋塊需更換加工方法。采用何種有效的工藝方法，

圖1 X型后擋塊結(jié)構(gòu)圖提高斜孔與銷孔的加工精度，對(duì)于X型后擋塊的順利批產(chǎn)至關(guān)重要。

3. 小孔加工技術(shù)難點(diǎn)分析

由于鉆模裝夾鉆套導(dǎo)引的加工方式不可借鑒，X型后擋塊對(duì)于斜孔φ1+-00..1050mm與銷孔φ1.6++00..004160mm的加工需采用新的工藝方法，而結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及材料特性，分析該兩項(xiàng)小孔的加工技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)于尋求新解決措施有重要意義。

（1）小斜孔φ1+-00..1005mm加工刀具易斷裂，易飄移。φ1+-00..1005mm孔屬于小孔，且為圓弧面上的斜孔，其邊距尺寸為2++00.12mm，角度尺寸為45°±1°，位置尺寸精度較高。該孔加工時(shí)，受其自身孔徑?。é?mm）的限制，加工所用的刀具直徑小，剛度弱，在切削過(guò)程易出現(xiàn)刀具斷裂現(xiàn)象。另外，受其結(jié)構(gòu)限制，加工該小斜孔時(shí)，斜孔進(jìn)出口處切削材料余量不均勻，造成刀具受力不均勻，容易出現(xiàn)飄移現(xiàn)象（采用鉆模加工時(shí)，刀具用鉆套導(dǎo)引，受力相對(duì)均勻，不易出現(xiàn)飄移現(xiàn)象），導(dǎo)致孔的邊距及角度尺寸無(wú)法保證。小孔加工刀具飄移現(xiàn)象，對(duì)于DT3電工純鐵軟性材質(zhì)的加工表現(xiàn)尤為突出。

（2）斷續(xù)銷孔φ1.6++00..004160mm位置精度高，加工難度大。圖1所示銷孔φ1.6++00..004160mm的深度為零件寬度L，長(zhǎng)徑比大于5，屬于細(xì)深孔，且該孔中間存在鐵心軸孔mm阻隔，為斷續(xù)孔，另外該孔對(duì)于基準(zhǔn)A（mm中心軸 線） 、 B 的 位 置 度 為φ0.08mm，位置精度高。原工藝采用鉆模加工，鉆模設(shè)置了兩端鉆套，采用兩端鉆套導(dǎo)引的加工方式，避免了細(xì)深孔、斷續(xù)孔難加工的特性，且通過(guò)高的裝夾精度和鉆套導(dǎo)引精度，能夠同時(shí)保證孔的尺寸精度與位置度要求?，F(xiàn)因鉆模磨損，精度不足，修理難度大，且周期不足，需更改加工方法。另?yè)窦庸し椒?，若仍采用從兩端加工的方式，由于缺少鉆套導(dǎo)引， 受孔位置精度φ0.08mm的限制，對(duì)于零件的裝夾精度要求極高；若采用從一端加工的方式，則該孔同時(shí)具備了細(xì)深孔與斷續(xù)孔的難加工特性，鉆削時(shí)鉆頭極易出現(xiàn)飄移現(xiàn)象，孔的尺寸精度及位置度精度將難于保證。

在X型后擋塊的加工過(guò)程，斜孔φ1+-00..0105mm與銷孔φ1.6++00..004160mm的加工已成為影響其加工質(zhì)量及加工效率的兩大技術(shù)瓶頸。結(jié)合該兩處小孔加工的技術(shù)難點(diǎn)，探索合理的加工技術(shù)措施，對(duì)于提高斜孔與銷孔的加工精度及效率極為重要。

4. 提高斜孔φ 1+-00..0150 m m加工精度的新方法

在斜孔φ 1+-00..1005m m的加工過(guò)程，如何解決好刀具斷裂及刀具飄移問(wèn)題，是提高其加工精度的關(guān)鍵。

（1）機(jī)床與刀具的選擇。對(duì)于斜孔φ1+-00..1005mm的加工，新方法采用了數(shù)控銑削的加工方式。結(jié)合分廠設(shè)備資源的情況及斜孔加工的方式，機(jī)床選用了精度高、穩(wěn)定性好、刀具夾頭剛度強(qiáng)，且其工作轉(zhuǎn)臺(tái)能實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)的臥式加工中心BLUESTAR5；刀具選擇抗沖擊韌性較高的YG類硬質(zhì)合金銑刀，規(guī)格為φ1mm。

（2）工件的裝夾方法。夾具選用了簡(jiǎn)易拼裝組合夾具。如圖1所示，裝夾時(shí)E面支靠夾具基準(zhǔn)定位面作為主定位，寬度L側(cè)面（D面）及外圓D--00..2305mm采用固定板支靠作為輔助定位，δ+-00..001206mm厚度B面采用壓板壓緊。在加工過(guò)程，斜孔的角度尺寸45°±1°可通過(guò)機(jī)床工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)角度的設(shè)置來(lái)保證。因DT3材質(zhì)性軟，壓緊時(shí)在壓板下加墊厚度為0.8mm的軟銅皮，可防止壓傷零件。

（3）加工方式的選擇。加工方式的合理選擇，對(duì)于有效避免斜孔加工中的刀具斷裂及飄移問(wèn)題至關(guān)重要。對(duì)斜孔φ1+-00..1005mm進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，在試加工階段，加工方案選用了“先銑后鉆”的加工方式，即先采用刃長(zhǎng)較短（約2mm）、剛性較強(qiáng)的φ1mm銑刀銑削外圓弧孔口（見(jiàn)圖2a），去除孔口不均勻余量（銑孔），然后在H 平面上加工A0.5mm中心孔，最后采用φ1mm鉆頭將孔鉆通。此加工方案加工效果不理想，原因是未避免斜孔出口處不均勻余量對(duì)鉆頭的影響，斜孔鉆通時(shí)出口處鉆頭受力不均勻，鉆頭飄移現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致邊距尺寸2++00.12m m與角度尺寸45°±1°不易保證，合格率低。

圖2 φ1+0.10 -0.05mm斜孔加工示意圖

為了避免刀具斷裂及刀具飄移問(wèn)題，提高斜孔的加工精度，加工方案最終選用了“兩端去余量，一端銑通孔”的加工方式。即先采用刃長(zhǎng)較短（約2mm）、剛性較強(qiáng)的φ 1m m銑刀銑削斜孔的進(jìn)出口，去除不均勻余量，銑削深度約0.6mm；然后使用刃長(zhǎng)較長(zhǎng)（5m m）的φ 1m m銑刀以插銑方式分多次進(jìn)刀將孔銑削到位（見(jiàn)圖2）。采用此加工方案時(shí)，可以很好地避免刀具飄移現(xiàn)象，但切削參數(shù)選擇不合理時(shí)，刀具斷裂問(wèn)題嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)分析及加工實(shí)踐，選定切削參數(shù)為：銑刀轉(zhuǎn)速n=2 000r/min，進(jìn)給速度為vf=6mm/min，進(jìn)刀量αp=0.2m m；且要求加工過(guò)程連續(xù)澆注切削液，使切削加工工藝系統(tǒng)冷卻充分、散熱迅速，及時(shí)沖刷清除切屑，降低刀具崩刃的風(fēng)險(xiǎn)。

5. 提高銷孔φ 1.6+0.046 +0.010m m加工精度的新方法

銷孔φ1.6+0.046+0.010mm為斷續(xù)孔，且其尺寸精度與位置度φ0.08mm的要求高，加工難度大。在銷孔的數(shù)控加工過(guò)程，如何提高工件的裝夾精度，采用何種有效的加工方法，對(duì)于提高其尺寸與位置精度至關(guān)重要。

（1）機(jī)床的選擇。對(duì)于銷孔的加工，新方法同樣采用了數(shù)控銑削的加工方式。為避免細(xì)深孔、斷續(xù)孔難加工的特性，加工方案選擇為從兩端加工的方式。結(jié)合分廠設(shè)備資源的情況及銷孔兩端加工的方式，機(jī)床選用精度高、穩(wěn)定性好的立式加工中心VTC－160AN。

（2）工件的裝夾方法。裝夾夾具選用了拼裝組合夾具，并設(shè)計(jì)了定位心軸，如圖3所示，φ 18mm外圓為心軸與組合夾具裝配接口，D2外圓為心軸安裝工件的接口；φ3.5mm×1.8mm的外圓槽為讓刀槽，避免銑削時(shí)銑傷定位心軸，影響夾具的裝夾精度；另外，為便于工件的裝卸，在D2外圓上設(shè)置了讓屑面（圖3中H面）。

圖3 定位心軸

工件的裝夾方法為：如圖4所示，通過(guò)D2孔將工件安裝至定位心軸上，B面支靠組合夾具基準(zhǔn)定位面作為主定位，E面或F面采用滑動(dòng)導(dǎo)板支靠作為輔助定位，厚度面采用壓板壓緊。為了提高工件的裝夾精度，實(shí)現(xiàn)銷孔位置度φ0.08mm的要求，一方面采用磨削的方式加工工件的定位基準(zhǔn)面（圖4中的δ兩面及L兩面），保證E、F 兩面之間0.01mm的平行度，以及E、F兩面對(duì)于B面0.01mm的垂直度；另一方面在工件安裝前找正定位心軸對(duì)稱中心誤差≤0.01mm，以實(shí)現(xiàn)工件高的定位精度；且工件安裝完畢后，采用杠桿表拖平找正E 面 （ 或 F 面 ） 的 跳 動(dòng)≤0.01mm，驗(yàn)證工件裝夾可靠，然后使用壓板壓緊；為防止壓傷零件，在壓板下加墊0.8mm厚的軟銅皮。

圖4 φ1.6+0.046 +0.010mm銷孔加工示意圖

（3）加工方式的選擇。銷孔φ1.6+0.046+0.010mm為斷續(xù)孔，具有高的尺寸、位置精度要求，在加工過(guò)程，除了選擇可靠的裝夾方式外，選擇合理加工方式對(duì)于保證其加工精度同樣重要。銷孔的加工選用了從兩端加工的方案，即先從一端加工半截孔，然后旋轉(zhuǎn)工件重新裝夾找正，再?gòu)牧硪欢思庸ち硪话虢乜?；其加工方法選擇為“鉆→銑→鉸”。結(jié)合工件高的尺寸精度及位置度要求，細(xì)化其加工步驟為：①按上述裝夾方法安裝零件，以F面定位（滑動(dòng)定位板支靠），找正E面跳動(dòng)≤0.01mm，壓緊壓板，如圖4所示。②從E面加工φ1.6mm孔（半截），在圖示正確位置加工中心孔φ1mm，并采用φ1.5mm鉆頭鉆通孔（避免鉆傷定位心軸），然后采用銑刀擴(kuò)孔至φ1.55mm，最后采用鉸刀（1J120/XC015）鉸孔至φ1.6+0.046+0.010mm。③去除E面φ1.6mm孔口毛刺（避免旋轉(zhuǎn)定位時(shí)，因毛刺的存在影響定位精度）。④松卸壓板，旋轉(zhuǎn)工件以E面定位（滑動(dòng)定位板支靠），找正F面跳動(dòng)≤0.01mm，壓緊壓板。⑤從F面加工φ1.6mm孔（半截），加工方法與步驟②相同。⑥去除F面φ1.6mm孔口毛刺。

6. 結(jié)語(yǔ)

某批預(yù)投X型后擋塊兩處小孔的加工采用了新的數(shù)控加工方法，整批零件兩處小孔的尺寸精度、位置精度及表面質(zhì)量均滿足設(shè)計(jì)圖樣的要求，兩處小孔加工的合格率達(dá)100%，直接驗(yàn)證了該新加工方法的可行性，同時(shí)說(shuō)明了該新加工方法對(duì)于解決DT3小孔件的加工技術(shù)難題是有效的。通過(guò)對(duì)后擋塊兩處小孔的加工及現(xiàn)場(chǎng)情況分析處理，對(duì)小孔件的斜孔、斷續(xù)孔的加工有了較為深入的了解，積累了一定的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，可以為類似小孔件的加工提供借鑒。

[1] 黃鶴汀，吳善元. 機(jī)械制造技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.