從航空液壓殼體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工難點(diǎn)著手，闡述了通過(guò)數(shù)控加工技術(shù)保證液壓殼體加工質(zhì)量，提高加工效率的數(shù)控技術(shù)。

　　航空殼體零件加工數(shù)控技術(shù)難點(diǎn)分析

　　以某型號(hào)飛機(jī)的殼體為例，復(fù)雜的外形需要保證的尺寸近千余，縱橫交錯(cuò)排列著各類孔近百個(gè)，孔與孔之間的位置關(guān)系非常復(fù)雜，需要通過(guò)不同的加工工藝完成零件的最終加工。因此，由于殼體零件復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，造成加工難點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜精度高

　　為了保證功能和零件自身需求，液壓殼體類零件外形設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，有些殼體設(shè)計(jì)既要承擔(dān)油路分配又要完成部分驅(qū)動(dòng)功能。因此各種型面之間的形狀位置度要求高，如平面度、平行度、垂直度等往往要求達(dá)0.02mm。高精度的設(shè)計(jì)需求與零件的應(yīng)力變形和加工效率形成矛盾，給機(jī)械加工造成非常大的難度，需要靠各種工藝手段去保證。

　　孔系相交關(guān)系復(fù)雜精度高

　　航空液壓殼體零件對(duì)于液壓油路控制非常嚴(yán)格，包含了絕大多數(shù)孔的類型：直孔、斜孔、相交孔、復(fù)合角度孔、臺(tái)階孔、沉孔、細(xì)長(zhǎng)孔、異形孔等。按精度等級(jí)分：一般精度要求孔、高精度孔、形狀位置要求精密孔系、精密柱塞孔系、標(biāo)準(zhǔn)堵頭孔、異形電加工孔等。不同精度和功效的孔需要定制截然不同的工藝方法和加工手段。這些孔的直徑范圍跨度大，分布在0.5mm至120mm之間，其中孔徑小于5mm的孔徑比多為1:30，如此深度的細(xì)長(zhǎng)孔系已經(jīng)遠(yuǎn)超出了標(biāo)準(zhǔn)刀具的加工范圍。這些孔不僅要求精度高，而且相交關(guān)系復(fù)雜，除電火花溝通孔外，其余各孔有的是平面正交、斜交，有的是空間正交、斜交，有的同直徑孔相交，也有不同直徑孔相交。要想保證各孔的精度要求，加工順序的安排就會(huì)受殼體結(jié)構(gòu)的約束。某些加工部位的加工工藝性不好，需要采用特殊的刀具和加工方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　去除毛刺難度大

　　去除毛刺的工藝技術(shù)，通常在傳統(tǒng)加工工藝中被忽略。但隨著復(fù)雜殼體設(shè)計(jì)能力的提升和高精度設(shè)備的普及應(yīng)用，去毛刺技術(shù)被越來(lái)越多的工藝技術(shù)人員所掌握。復(fù)雜的相交孔系毛刺往往用肉眼無(wú)法觀測(cè)，液壓殼體內(nèi)如果存在加工殘余物，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)是致命的危害。這就需要借助于各種輔助工具和去毛刺工藝來(lái)完成。有時(shí)一道去毛刺工序就需要十余種工具。因此，如何有效去除相交孔毛刺，將成為保證殼體零件產(chǎn)品性能的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

　　如上所述，如果在普通機(jī)床上按傳統(tǒng)方式加工航空液壓類殼體零件，一次定位裝夾，僅可以加工一個(gè)型面或一個(gè)孔系，而且重復(fù)定位誤差大，人為因素影響零件的質(zhì)量的因素大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)和效率低，所以應(yīng)將部分工作通過(guò)高精度的數(shù)控設(shè)備來(lái)完成。

數(shù)控工藝方法及編程技術(shù)

　　數(shù)控工藝方法

　　加工數(shù)控化

　　殼體加工應(yīng)盡量由數(shù)控設(shè)備來(lái)完成，對(duì)可以進(jìn)行數(shù)控加工的部分再進(jìn)行具體的分解，即根據(jù)各數(shù)控機(jī)床的加工精度、設(shè)備特點(diǎn)再進(jìn)一步細(xì)化數(shù)控加工。如位置精度要求不高，但自身的形狀、位置公差要求嚴(yán)格的孔、型面都可以在加工中心上完成。而相互之間有嚴(yán)格位置要求的孔系，型面可在精密數(shù)控機(jī)床上完成。同時(shí)為了減少精加工的余量，降低切削力對(duì)零件變形的影響，粗加工、半精加工可以由加工中心完成。

　　可靠的定位夾具

　　根據(jù)機(jī)床的加工特點(diǎn)及參照?qǐng)D紙的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選擇零件的定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇要能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確、可靠的定位。另外，所有數(shù)控機(jī)床的定位基準(zhǔn)盡量選擇同一基準(zhǔn)，減少基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換的誤差。根據(jù)定位基準(zhǔn)的不同，可以把用同一定位基準(zhǔn)加工的內(nèi)容集中，并且根據(jù)已制定好的工藝，安排好加工順序，即哪個(gè)定位基準(zhǔn)所確定的加工內(nèi)容可以先加工，哪個(gè)定位基準(zhǔn)所確定的加工內(nèi)容需要后加工。當(dāng)然，中間可能也會(huì)存在同一定位基準(zhǔn)的加工內(nèi)容，由于圖紙、工藝要求而分解加工的情況，但如果能夠一次定位就能加工出來(lái)的部分，在以后的加工中精度不會(huì)被破壞也不影響其他的加工內(nèi)容的，一定要在一次裝夾中完成加工，減少裝夾的次數(shù)。

　　高精度高效率的數(shù)控設(shè)備和刀具

　　航空液壓殼體加工需要依靠高精度的設(shè)備來(lái)保證。不同數(shù)控設(shè)備的加工范圍和功能，會(huì)直接影響工藝方案的編排。日新月異的刀具技術(shù)發(fā)展拓展了數(shù)控機(jī)床的加工范圍，合理地選擇應(yīng)用數(shù)控刀具將給數(shù)控設(shè)備帶來(lái)成倍增長(zhǎng)的加工效果。

　　合理的數(shù)控加工工藝流程

　　高效復(fù)合型設(shè)備，改變了傳統(tǒng)工藝流程的編排。復(fù)雜的殼體零件加工，傳統(tǒng)工藝流程往往需要上百道工序，而現(xiàn)在已經(jīng)簡(jiǎn)化到了只需劃分大的加工階段：粗加工—半精加工—精加工。

　　編程技術(shù)

　　零件加工質(zhì)量與編程技術(shù)有直接的關(guān)系，因?yàn)橐粋€(gè)程序的加工內(nèi)容多，加工時(shí)間長(zhǎng)，所包含的信息量就大，有刀具尺寸信息、加工坐標(biāo)位置信息、坐標(biāo)系的信息、加工參數(shù)信息、所加工部分的加工信息等等。

　　編程時(shí)應(yīng)注意問(wèn)題

　　1、在一次定位裝夾中要盡可能完成較多的加工內(nèi)容，而這些加工內(nèi)容的所有尺寸都要在程序中表示出來(lái)，以明確加工部位，方便出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)查找?；诖?，零件采用兩孔、一平面為定位基準(zhǔn)，正確安裝后，在平面的中心與機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)的中心重合。零件與機(jī)床位置關(guān)系是依靠夾具傳遞定位信息的，夾具上有各面加工的定位孔和一個(gè)找正孔。定位孔和找正孔的距離相當(dāng)于定位孔到零件中心的距離。即零件安裝在夾具上，通過(guò)拉直一面與軸的平行，保證找正孔與零件的中心是重合的，那么通過(guò)找正夾具中心，就能確定零件的中心。

　　2、編程基準(zhǔn)：編程基準(zhǔn)可以直接選用零件的中心為基準(zhǔn)，也可以通過(guò)程序中的基準(zhǔn)偏置實(shí)現(xiàn)需要的編程基準(zhǔn)。一般情況下，編程基準(zhǔn)應(yīng)與圖紙使用的基準(zhǔn)一致，尤其是加工軸線與主軸平行的孔或與主軸垂直的型面，若因圖紙?zhí)厥庖?，基?zhǔn)不完全相同，那么就選擇常用的基準(zhǔn)。編程基準(zhǔn)應(yīng)保持與實(shí)際零件工件坐標(biāo)系重合，盡量選擇唯一坐標(biāo)系，便于保證加工質(zhì)量。

　　3、編程時(shí)應(yīng)了解各種刀具的特性，了解各種加工材料的加工特性及適用的加工參數(shù)，明確每一種加工方法的特點(diǎn)、加工的精度、使用的場(chǎng)合?？紤]到零件各部分的加工工藝，選擇最佳的加工路線。編程時(shí)，盡可能考慮到加工中會(huì)出現(xiàn)的各種情況，能夠預(yù)計(jì)到會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題，并在編程前解決。

　　編制程序時(shí)的技巧

　　1、加工不同的直孔、斜孔和復(fù)合孔系時(shí)，如果將孔系進(jìn)行合理的分類，將同一基準(zhǔn)的孔系按相近孔徑進(jìn)行分類加工將會(huì)給編程帶來(lái)較大的便利。例如：可以將規(guī)格相同、加工方法相同、孔徑接近的堵頭孔合在一起加工。這樣既可以提高效率，又可以避免編程基準(zhǔn)數(shù)據(jù)輸入錯(cuò)誤。手工編程時(shí)，斜孔的編程基準(zhǔn)是通過(guò)計(jì)算得到的，即根據(jù)圖紙尺寸進(jìn)行一次基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，是一個(gè)理論值，輸入程序中和定位夾具、定位精度，一起來(lái)保證斜孔的位置正確。當(dāng)然，隨著高精度數(shù)控設(shè)備的普及應(yīng)用，手工編程往往被數(shù)控系統(tǒng)的對(duì)話式編程方法代替，直孔可在模塊化界面批量加工，斜孔可由系統(tǒng)中坐標(biāo)系平移、旋轉(zhuǎn)等模塊實(shí)現(xiàn)。前置自動(dòng)編程軟件中建立一次加工坐標(biāo)系，就可完成所有孔系的加工。

　　2、在加工外形，尤其是加工輪廓時(shí)，最好使用刀具半徑補(bǔ)償功能，這樣的編程目的在于：一是程序中坐標(biāo)尺寸與圖紙相符，易于查找程序中每一處的加工位置。二是如果尺寸檢測(cè)存在偏差，可以不修改程序，僅通過(guò)修改刀具的半徑值，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件外形修正。

　　3、銑加工輪廓時(shí)，遇到內(nèi)圓角，進(jìn)給量不能太大，因?yàn)榈毒吲c零件在圓角處的接觸面積最大，切削力增加，刀具容易折斷。采用相同半徑的鉆頭加工出圓角部分，再用銑刀加工接平圓弧，這樣面接觸成為線接觸，切削力自然降下來(lái)。當(dāng)然如果應(yīng)用循環(huán)指令編程，轉(zhuǎn)角減速和軟件自動(dòng)編程這種情況會(huì)大大減少。

　　4、對(duì)于加工對(duì)象重復(fù)出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)要素，或是規(guī)則分布的結(jié)構(gòu)要素，如直線、圓周分布等，可以利用參數(shù)和條件判斷語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)程序循環(huán)，減少編程工作量。

　　5、編制程序時(shí)，在程序中加上說(shuō)明語(yǔ)句。一是在對(duì)應(yīng)于每個(gè)孔的位置坐標(biāo)加上對(duì)應(yīng)的孔號(hào)，便于在程序中查找位置，進(jìn)行修改檢查。二是程序中的選擇性暫停，需要說(shuō)明此處程序停止的原因，是檢查刀具、換壓板、清除鐵屑還是測(cè)量尺寸。三是程序的開(kāi)始加上說(shuō)明本程序加工內(nèi)容的語(yǔ)句，使操作者明確本程序的加工內(nèi)容。

　　自動(dòng)編程和虛擬仿真

　　去毛刺技術(shù)

　　液壓殼體對(duì)相交孔內(nèi)毛刺去除要求較高，某些部位必須按照?qǐng)D紙要求倒圓角，某些重要加工表面不能有劃傷、碰傷等缺陷，密封環(huán)槽的毛刺往往會(huì)給產(chǎn)品性能帶來(lái)巨大的影響，所以殼體零件的去毛刺工作量非常大。尤其應(yīng)盡量減少機(jī)械加工產(chǎn)生毛刺的數(shù)量，尤其是對(duì)重要表面進(jìn)行工藝方法上的控制。一來(lái)減少去毛刺的工作量，提高效率；另一方面降低人工去毛刺不小心損傷零件表面的可能性。

　　針對(duì)殼體加工產(chǎn)生的毛刺，可將其分為三類：一是外形毛刺；二是精密孔口毛刺；三是相交孔毛刺，并分別用不同的工藝方法處理：電化學(xué)去毛刺、熱能去毛刺、超聲波去毛刺、化學(xué)去毛刺、高壓水噴射去毛刺、滾磨去毛刺等。

　　1、對(duì)于外形毛刺：刀具要鋒利，尤其是半精加工、精加工的刀具。風(fēng)動(dòng)砂輪是以壓縮空氣為動(dòng)力源，通過(guò)風(fēng)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)前端的主軸旋轉(zhuǎn)。風(fēng)動(dòng)砂輪為筆式結(jié)構(gòu)小巧輕便，可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)拋光和去除零件尖邊和毛刺的功能。

　　2、對(duì)于精密孔口毛刺：精密孔加工通常使用鏜刀加工，產(chǎn)生的毛刺較小，鏜刀是孔加工刀具中的最后一把刀，其原因在于前面刀具在加工中產(chǎn)生的粗大毛刺，尤其是銑刀可以用鏜刀來(lái)清除和減少。當(dāng)然，孔口毛刺仍需最終的拋光去除。

　　3、交叉孔毛刺是殼體毛刺最難以去除的，尤其是細(xì)長(zhǎng)的油路孔在殼體內(nèi)部交叉的翻邊毛刺。手工去除相交孔毛刺，可借助球形打磨頭。球形打磨頭的前端為球形，整個(gè)球體分布多個(gè)切削刃，長(zhǎng)度也可根據(jù)孔深和零件結(jié)構(gòu)定制。主要用途是去除深孔、細(xì)孔和手工無(wú)法到達(dá)部位的棱邊和毛刺，可以將棱邊倒圓至任意R尺寸。

　　航空液壓殼體零件外形復(fù)雜，孔系精密，通過(guò)充分利用高新設(shè)備的特點(diǎn)，優(yōu)化數(shù)控化工藝流程，使加工效率大幅提升，加工質(zhì)量得到了穩(wěn)定控制，減少了傳統(tǒng)工藝過(guò)程帶來(lái)的人為質(zhì)量因素的影響。通過(guò)應(yīng)用先進(jìn)的CATIA前置編程軟件確保程序無(wú)誤，利用Vericut虛擬加工環(huán)境確保程序軌跡的正確性，防止了碰撞，優(yōu)化消除程序空切削。新型去毛刺工具帶來(lái)了殼體零件數(shù)控技術(shù)工藝方法的徹底改變。