一种起落架深孔反型腔加工方法与流程

本发明涉及一种起落架深孔反型腔加工方法，属于金属零件切削加工技术领域。

背景技术：

为满足现代飞机高性能、高寿命的质量要求，飞机起落架主要承力构件通常采用高强度及超高强度钢材料制造。对于高强度钢材料的孔，通常认为深径比（孔深与孔径的比值）大于5以上的孔称为深孔，而许多起落架前、主起外筒内孔的深径比高达10以上。因此，对于高强度及超高强度钢材料的起落架深孔型腔加工，由于刀具长，刚性不足，加工时容易发生颤振，刀片容易磨损，导致深孔型腔加工尺寸精度及表面质量差。而且，起落架深孔型腔通常由内腔和外腔组成，内腔最大直径比孔口及中部直径大，并且带有锥面、圆弧面等结构特征，该类型内腔通常称为反型腔，更是极大地增加了加工难度。

为解决这一问题，起落架深孔反型腔加工通常采用大直径刀杆近支撑法，图1和图2即为该方法的原理简图。为提高刀具刚性，尽可能选用大直径刀杆102，刀杆102上的支撑垫107与基准孔101配合，进一步增加了刚性，防止刀具的颤振。然而，该方法有许多缺陷：

1、在零件的高速旋转之下，支撑垫107要能良好地支撑起刀杆102，基准孔101必须要有足够的精度及表面光度，对深孔的加工增加了相应的工序及难度。

2、由于刀杆102需在支撑垫107与基准孔101的接触支撑下才能工作，刀杆102无法进行径向移动（靠刀片105的径向移动实现型腔加工），因此，对于同一刀杆102所能加工的深孔型腔尺寸范围较小。

3、由于刀片105的径向移动范围较小，所能加工的反型腔最大落差相对较小（即反型腔最大直径109与反型腔入口直径108之差）。

4、由于近支撑的原理，深孔型腔加工时，只能由里向外分段加工，每一段的加工必须先加工出落刀槽106，从落刀槽开始进行该段的型腔加工，加工效率较低。因此，起落架深孔反型腔的加工方法有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种起落架深孔反型腔加工方法，该加工方法通过合理选择阶梯型减震刀杆及配置各类型刀头，巧妙安排加工工序，并灵活分配加工余量，使深孔反型腔加工的范围更广、工序更少、加工效率更高、加工成本更低。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种起落架深孔反型腔加工方法，所述深孔反型腔包括外腔和反型腔；所述反型腔和外腔的结合处形成瓶颈；所述反型腔的外壁面从前至后依次为圆弧面、大锥面和小锥面；

所述起落架深孔反型腔加工方法包括如下步骤：

S1、选用阶梯型的刀杆，根据反型腔各段的直径大小、孔的深度及反型腔落差配置推镗加工刀头和拉镗刀头；其中推镗加工刀头包括推镗大刀头、推镗中刀头和推镗小刀头，加工时推镗小刀头用来去除反型腔直径方向上回转直径Ø≤120mm的余量，推镗大刀头用来去除反型腔直径方向上回转直径Ø≥150mm的余量；

S2、利用推镗大刀头去除外腔的所有余量，再利用推镗大刀头进行反型腔的粗加工和反型腔大锥面中部的精加工；

S3、利用拉镗刀头加工反型腔的前部余量，利用推镗小刀头加工反型腔的底部余量；

S4、利用推镗中刀头和推镗大刀头分别加工反型腔底部剩下余量，完成深孔反型腔的加工。

所述推镗大刀头是指刀头绕其中心线回转直径Ø≥110mm的刀头，所述推镗中刀头是指刀头绕其中心线回转直径70≤Ø＜110mm的刀头，所述推镗小刀头是指刀头绕其中心线回转直径Ø＜70mm的刀头。

所述阶梯型的刀杆是指从刀杆头部至刀杆根部直径依次变大形成阶梯状的刀杆。

由此，本发明通过合理选择加工用刀杆及刀头、确定加工原则、合理安排加工工序、根据工序安排及刀头类型、大小合理分配加工余量、按照工序安排，依次加工去除深孔型腔各步余量，完成深孔型腔加工。本发明的加工方法减少了深孔反型腔加工工序、增大了深孔反型腔可加工孔径范围及落差、有效提高了深孔反型腔加工效率，降低了加工成本。

根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：

优选地，利用推镗大刀头进行反型腔的粗加工和反型腔大锥面中部的精加工时，反型腔大锥面加工刀头可达深孔轴线方向最深位置由推镗大刀头的最大切削深度及所述刀杆与反型腔入口处的孔壁距离确定，反型腔大锥面加工刀头可达深孔轴线方向最浅位置由刀杆与外腔的孔壁距离确定。

优选地，所述推镗大刀头的切削深度不超过推镗大刀头允许的切削参数且应保证所述刀杆与反型腔入口处孔壁的距离大于零；反型腔大锥面加工刀头可达深孔轴线方向最浅位置应保证刀杆与外腔的孔壁距离大于零。

优选地，所述刀杆的长度不小于深孔反型腔总深度的4/3倍。

优选地，所述刀杆分为连接刀头段、中部段和尾部段；；所述连接刀头段、中部段和尾部段形成三段式阶梯型的刀杆。更优选地，所述连接刀头段的直径不大于反型腔的毛坯孔处直径减去精加工的落差及安全加工落差余量，所述中部段的直径不大于反型腔入口处的直径减去刀具径向安全距离，所述尾部段的直径不大于外腔的直径减去所述刀杆与外腔孔壁之间的最小径向安全距离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过合理选择阶梯型减震刀杆及配置各类型刀头，巧妙安排加工工序，并灵活分配加工余量。由于采用该方法对毛坯初孔无需特别要求，刀杆可做径向运动，配合各类大小刀头，从而减少深孔型腔加工工序，增大深孔型腔加工范围，显著提高深孔型腔加工效率。

本发明的加工方法减少了深孔反型腔加工工序、增大了深孔反型腔可加工孔径范围及落差、有效提高了深孔反型腔加工效率，降低了加工成本。

本发明的加工方法在起落架深孔，尤其是起落架大孔径深长孔反型腔加工方面具有重要应用价值。

附图说明

图1是起落架深孔型腔通用加工法（大直径刀杆近支撑法）原理简图，其中a）为原理图，b）为图1中A处放大图，c为图1中B处放大图；

图2是起落架深孔型腔通用加工法（大直径刀杆近支撑法）加工后的简图，其中a）为整体图，b）为图2中的C处放大图；

图3是起落架深孔型腔结构简图；

图4是本发明所用的各类刀头简图，其中a）推镗大刀头，b）为推镗中刀头，c为推镗小刀头，d）为拉镗刀头；

图5是本发明的工序安排加工简图；其中a）为整体示意图，b）为图5中A处放大图，c）为图5中B处放大图，d）为图5中C处放大图，e）为图5中D处放大图；

图6是本发明的反型腔大锥面前部加工和圆弧加工余量加工简图；

图7是本发明的反型腔底部直孔加工余量加工简图；

图8是本发明的反型腔小锥面加工余量加工简图；

图9是本发明的反型腔大锥面后部加工余量加工简图。

在图中

101-基准孔；102-大直径刀杆；103-落刀槽；104-深孔反型腔；105-反型腔加工；106-落刀槽加工；107-支撑垫；108-反型腔入口直径；109-反型腔最大直径；110-外腔；201-毛坯孔界面；202-深孔型腔最终界面；203-深孔型腔加工余量；204-反型腔；205-反型腔内的大锥面和小锥面；206-反型腔内的弧面；207-反型腔入口；208-外腔；209-推镗大刀头；210-推镗中刀头；211-推镗小刀头；212-拉镗刀头；213-刀杆；214-外腔加工；215-反型腔粗加工及大锥面中部加工；216-反型腔大锥面加工刀头可达深孔轴线方向最深位置；217-反型腔大锥面加工刀头可达深孔轴线方向最浅位置；218-刀杆与反型腔入口孔壁距离；219-刀杆与外腔孔壁距离；220-反型腔大锥面前部加工和圆弧加工；221-反型腔底部直孔加工；222-反型腔小锥面加工；223-反型腔大锥面后部加工。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

一种起落架深孔反型腔加工方法，如图5所示，其具体步骤如下：

步骤一：选择阶梯型减震刀杆，配置相应推镗加工和拉镗加工刀头，根据反型腔大小、孔的深度及反型腔落差确定刀杆大小、阶梯数和刀头。

步骤二：加工总体原则为小刀头用来去除直径方向上深度较浅的余量，大刀头用来去除直径方向上较深的余量。

步骤三：利用推镗大刀头加工掉外腔所有余量，为反型腔加工时提供刀杆的径向运动空间。

步骤四：利用推镗大刀头进行深孔反型腔粗加工及其中部精加工，精加工时刀头可达孔深最深位置（轴向方向）由刀片最大切削深度及刀杆与反型腔入口处孔壁距离确定，刀头可达孔深最浅位置（轴向方向）由刀杆与外腔孔壁距离确定。

步骤五：利用拉镗刀头加工反型腔前部余量（锥面或曲面等）。

步骤六：利用推镗小刀头加工反型腔底部余量（直孔、曲面等），该步骤可与步骤五交换顺序。

步骤七：利用推镗中刀头、大刀头分别加工反型腔底部剩下余量，完成深孔反型腔加工。

本发明的刀杆采用阶梯型减震刀杆，配置各类型刀头，巧妙安排加工工序，并灵活分配、去除加工余量；所述阶梯型减震刀杆的阶梯数、每一阶梯的刀杆直径及刀杆长度，由待加工深孔的毛坯孔直径、反型腔入口处直径、落差及孔的总深度决定；所述刀头的类型及其大小分别由加工方式（推镗或拉镗）和加工余量在直径上的深浅度决定；所述的工序安排及余量分配是指用所述的小刀头去除直径方向上较浅的余量，用所述的大刀头去除直径方向上较深的余量，余量的去除先外后内，先浅后深，使用所述的刀头加工时，考虑刀杆与零件孔壁不干涉的前提下尽可能多的去除余量。

具体实施方法为：

1、选择刀杆和刀头

实施例的深孔型腔总深度约为1950mm，根据深孔加工的一般要求，刀具夹持部分为总长的1/4，则刀具总长应不小于2600mm（1950mm/0.75）。深孔反型腔主要部分为锥型，前部较大，底部逐渐变小，为保证刀杆在深孔反型腔底部加工时有足够的运动空间及刚性，按如下方法确定刀杆为三阶梯依次减小的阶梯型减震刀杆213：

第一阶梯直径（连接刀头）：进行深孔外腔加工214去余量、反型腔粗加工及大锥面中部加工215时，反型腔毛坯孔入口处直径207为150mm，精加工的落差为15mm，则刀头应至少高出刀杆直径20mm才能安全加工该落差余量，该阶梯的刀杆直径应不大于130mm，即150mm-20mm；

第二阶梯直径（中部）：反型腔小锥面加工222精加工时，最大径向加工余量为16mm，进行该工序时反型腔入口处直径为164mm，为保证刀具移动安全性，径向留有空间应不小于20mm，则该阶梯的刀杆直径应不大于144mm，即164mm-20mm；

第三阶梯直径（尾部）：在加工整个深孔型腔时，该阶梯刀杆均处在外腔208之内，外腔直径为200mm，刀具在深孔型腔内径向最大移动位移16mm，加工时为便于排屑及观察内孔情况，刀杆与外腔孔壁之间最小径向空间应不小于30mm，则该阶梯的刀杆直径应不大于170mm（200mm-30mm）。

综合上述分析，结合厂家刀具标准，选择三阶梯直径分别为120mm、140mm和160mm的刀杆213，选配推镗大刀头209、中刀头210和小刀头211及拉镗刀头222。

2、确定加工原则

小刀头用来去除直径方向上深度较浅的余量，大刀头用来去除直径方向上较深的余量。外腔208为直孔，一次加工去除所有余量。根据刀头大小及类型对深孔反型腔进行分加工段，先用推镗大刀头去除中部余量，然后用拉镗刀头去除前部锥面及弧面余量，最后用推镗中、小刀头去除底部余量。

3、深孔型腔中外腔加工及反型腔中部粗、精加工

如图6-9所示，用推镗大刀头去除外腔214所有余量，并对反型腔进行粗加工及其中部215精加工。精加工时，刀头可达深孔最深位置（轴线方向）216，由刀片切削参数和所述刀杆与反型腔入口孔壁距离218确定，要保证切削深度不超过刀片允许的切削参数且所述刀杆与反型腔入口孔壁距离大于零。刀头可达深孔最浅位置（轴线方向）217时要保证刀杆与外腔孔壁距离219大于零。

4、用拉镗刀头212去除反型腔前部220余量，用推镗小刀头211去除反型腔底部直孔余量221，此两处余量去除先后顺序可以调换。

5、用推镗中刀头210去除反型腔底部小锥面余量222。

6、用推镗大刀头209去除反型腔底部大锥面余量223，完成深孔型腔加工。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。