航空复杂壳体零件深孔加工技术研究.pdf

《航空复杂壳体零件深孔加工技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、钐论坛眦uM航空复杂壳体零件深孔加工技术研究术张晓东1’2，韩策1(1．西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，西安710072；2．西安航空动力控制科技有限公司，西安710077)【摘要】深孔加工在航空制造业中具有广泛需求，是加工难度最大的工序之一。复杂壳体零件是航空发动机的关键部件，其深孔加工质量直接影响航空发动机的服役性能和使用寿命。以航空复杂壳体零件为对象，针对航空复杂壳体零件深孔加工的工艺特点及难点，就目前现有深孔加工方法、深孔钻削力学、深孔钻削切屑形态与排屑方法、深孔加工在线监控及

2、深孔加工设备等方面关键技术进行综述，并探讨了深孔加工未来的发展趋势。关键词：深孔加工；钻削；加工系统；复杂壳体DoI：10．16080／j．issnl671．833x．2017．15．050张晓东博士研究生、高级工程师，主要从事数字化制造、数控加工技术以及智能加工技术研究。*基金项目：高档数控机床与基础制造装备国家科技重大专项(2015zx04001203)。50航空制造技术·2017年第15期复杂壳体类零件是航空发动机系统中典型的结构件和关键件，是实现航空发动机燃油系统高、中、低压油路导引的核心部件。航

3、空复杂壳体零件的显著特点是结构复杂、孔系众多，其内部有多达几百个纵横交错的各种深孑L，孑L径小、深径比大、直径从lmm到几十毫米不等、孔深与直径之比高达50以上，而且带有各种台阶孑L、环形槽等结构。这些孑L结构复杂、精度要求高、孔的圆度和直线度要求高、加工难度大，使深孑L／Jn工成为复杂壳体零件加工中难度最大的加工过程之一。复杂壳体零件的深孔孑L系是燃油系统油路导引的通道，其加工尺寸误差直接影响发动机燃油系统工作性能，其表面质量直接决定发动机燃油系统的服役寿命，对航空发动机的质量和服役性能有着举足轻重的作

4、用。随着新一代飞机和航空发动机的发展，复杂壳体类零件孔系结构的设计更趋复杂、精度要求越来越高，对深孔加工技术提出了更高的要求。然而，我国深孑L／Ju工领域的基础较薄弱，目前航空企业中尚缺乏高性价比的深孑L加工专用装备，加之深孔加工技术的研究尚不成熟，导致目前我国航空企业中复杂壳体深孔加工普遍存在合格率低、生产效率低以及加工质量不稳定等问题。深孑L／Jn工技术成为航空发动机燃油控制系统研制生产的技术瓶颈，严重制约着我国航空制造业的发展，因此迫切需要对深孑L／Jn工技术展开深入研究。本文以航空复杂壳体零件为对

5、象，对深孑L加工技术的工艺特点及难点、发展现状、关键技术等进行阐述，并展望了未来深孔加工的发展趋势。深孔加工工艺特点及难点在航空复杂壳体零件的深孑L／Jn工过程中，孔的超大深径比带来的钻杆低刚度问题、排屑和散热困难问题№怕m嗍M刚吲忆№脚。删nec。。叫酬。发动机关键邂型鲤鱼l童篁查以及加工时的封闭或半封闭状态等都使得深孔加工非常困难。航空复杂壳体零件深孑L加工的难点主要体现在：(1)工艺系统刚性差。壳体零件中孑L的小直径和超大深径比直接决定了钻削所用钻杆细且长．使得钻杆刚度不足，从而造成钻削过程中钻杆易

6、产生偏斜、振动、扭曲，甚至折断。为避免这一问题，生产中往往采用小进给量钻削以避免大切削力带来的钻杆刚度问题，这严重制约了深孔的加工效率。然而即便如此，孑L的加工质量仍很难保证。(2)排屑困难。孔的小直径和大深度决定了钻削过程中切屑在孔内的排屑空间小且排屑路径长，极易发生切屑堵塞，从而产生过大的扭矩，钻头随之发生崩刃、折断，造成零件报废。航空壳体零件多采用铝合金材料，加工过程中易发生粘刀现象，使排屑问题更为严峻。此外，采用外排屑方式时切屑会刮伤孔的已加工表面，造成孔壁出现螺旋沟，严重影响孑L表面质量。(3)

7、切削散热困难。一般孔的钻削过程中，80％的切削热被切屑带走。而在深孑L加工中钻头在相对封闭的状态下工作，切削热很难扩散，由于壳体零件中很多孑L直径很小，因此加工过程中的冷却、润滑也都很困难，这使得钻头和工件成为主要散热体，热量积聚效应非常明显，使钻头温度升高、磨损加剧，极大影响了钻头使用寿命。同时，当温度过高时，加工孑L也会受到热效应影响而发生变形，影响孑L的尺寸精度。(4)难以观察加工过程。由于壳体零件的孑L隙结构复杂、深孔空间狭小，加工过程处于封闭或半封闭的状态，无法直接观察钻头的状态和孔的加工情况。

8、以上工艺特点及难点决定了深孔加工过程中的随机故障很多。大量的试验和研究表明，刀具磨损、破损和切屑堵塞是导致在深孑L加工过程中较频繁出现故障的主要原因⋯。在航空复杂壳体零件的加工中，；fUJa工通常是中间工序或最后工序，一旦在孔加工过程中发生钻杆折断或孔道刮伤、偏斜等故障，将直接导致零件报废，造成巨大经济损失。深孔加工技术发展现状1深孔加工发展历程孔加工起源于美国人发明的扁钻，以及后来改进形成的麻花钻。这两种钻头的结构相对简单，