航空复杂壳体零件深孔加工技术研究
贾榕
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贾榕,. 航空复杂壳体零件深孔加工技术研究[J]. 中国航空航天科学,20249. DOI:10.12721/ccn.2024.157385.
摘要: 摘要:深孔加工技术在制造行业中有着广泛的应用范围,尤其是在航空制造行业中具有良好的应用效果,该项技术主要被应用于复杂壳体零件的深孔加工方面,而复杂壳体零件是航空发动机的重要组成部分,具有至关重要的作用,所以深孔加工技术水平会对航空发动机的使用寿命产生直接的影响。基于此,本文主要分析了航空复杂壳体零件深孔加工技术的难点,介绍了几种航空复杂壳体零件常用的深孔加工技术。
关键词: 航空;复杂壳体;深孔加工
DOI:10.12721/ccn.2024.157385
基金资助:

在航空发动机系统中,复杂壳体类零件发挥着至关重要的作用。是对航空发动机燃油系统油路进行导引的关键零件。航空复杂壳体零 件具有孔系多、结构复杂的特点,而且还带有各种台阶孔、环形槽,有较高的精度要求,因此,采用深孔加工技术对航空复杂壳体零件进行加工具有一定难度,而且其加工水平会直接影响到航空发动机燃油系统的工作性能以及使用寿命,因此,需要相关部门深入研究深孔加工技术,提高航空复杂壳体零件深孔加工水平,保证航空发动机系统的有效运行。

一、深孔加工技术的难点

1.1刚性差

通常情况下,航空复杂壳体零件中孔的深径越大,直径越小,其加工过程中所使用刀具就越细长,这种情况会直接降低刀具的刚性与强度,在加工过程中还容易偏斜,出现震动甚至断裂;还会导致钻头与刀杆稳定性降低,无法控制深孔加工的精度,这会严重影响深孔加工的质量与效率。为了解决这一问题需要控制枪钻道具的进给量,防止进给量太大影响钻杆的刚度。

1.2排屑难度大

由于深孔的直径较小,而深径较大,所以排屑空间较小,这极容易造成排屑困难的情况,而且一旦切屑堵塞问题出现就会产生较大的扭矩,导致钻头折断,严重的还会导致所加工零件报废。通常情况下,使用铝合金材质来加工航空壳体零件,这种材质容易粘刀,造成排屑困难。另外,孔的已加工表面还会被切屑刮伤,从而导致螺旋沟出现,对深孔表面加工质量造成严重影响。

1.3散热难度大

在深孔加工的过程中,其钻头工作环境相对比较封闭,因此其切削所产生的热量难以扩散,散热难度较大。壳体零件深孔具有直径小的特点,如果散热不及时,冷却困难,将会导致深孔内温度升高,加大钻头的磨损程度,缩短钻头的使用寿命。与此同时,过高的温度还会导致加工孔出现变形,对孔的加工精度造成严重的影响。

1.4无法观察切削情况

通常情况下,深孔的加工需要在半封闭或者全封闭的环境中进行,工作人员难以观察到具体的切削情况,只能凭工作经验观察观仪表、看切屑形态、听切削声音等来判断其加工状态,无法全面有效的把控深孔加工的质量。

二、常用深孔加工技术种类

2.1传统钻削深孔加工技术

传统钻削深孔加工技术主要使用麻花钻这种工具,因为麻花钻结构比较简单,切削液导入比较方便。通常在航空复杂壳体零件深孔加工的过程中,不仅会用到长麻花钻,还会使用到短麻花钻,这两种工具相互配合,同时采用多次退刀排屑的方式进行加工。传统钻削技术适用于各种尺寸的深孔加工,简便易操作,无需使用专用设备,而且加工效率高,加工成本低,所使用麻花钻结构简单,可以使用极细的钻杆,能够加工直径小于6mm的深孔。因此,我国航空复杂壳零件的深孔加工主要采用传统钻削技术。但是,传统钻削技术也存在一些缺点,比如,钻杆细长容易造成钻头折断问题,排屑空间小加大了排屑与冷却的难度,容易造成壳体零件报废问题,从而延长零件生产周期,而且无法保证壳体零件的加工质量。目前,随着航空行业的发展,航空复杂壳体的生产数量增加,提高了对于复杂壳体深孔加工质量的要求,因此需要改进工艺,提高传统钻削技术的加工水平。

2.2枪钻深孔加工技术

枪钻深孔加工技术效率高,而且精确性高,最早应用于枪管制造行业。目前主要被用于直径小于20mm深孔的加工。这种深孔加工技术主要使用V型中空钻杆,其工作原理如下:首先,经过加压泵加压,切削液得以进入内部通道,然后进行冷却与润滑,最后经由V型槽将切屑从出口排出。枪钻技术的排屑、冷却效果要优于传统钻削技术,而且能够加工出表面光洁度高的深孔。但是这种深孔加工技术也有一些缺点:其加工过程中所产生切屑容易对已加工孔壁造成损伤,其排屑过程对于油压有着较高要求,而且需要使用专用的机床,因此枪钻技术的生产成本较高;枪钻的另一个缺点就是,刚醒差、容易出现质心偏移,加工效率不高;而且枪钻的钻杆与钻头是一体结构,不能分离,缺乏普适性。  

2.3BTA深孔加工技术

除了枪钻这种外排屑深孔加工技术,还有BTA这种内排屑深孔加工技术,其钻头与钻杆为中空圆柱体,能够实现快速拆装,还具有良好的刚性。目前主要被用来加工直径为12mm的深孔。其工作原理如下:通过加压泵加压切削液进入授油器,然后进入密封空间,接着进行冷却与润滑,最后将切屑压入出屑口并排出。与枪钻相比,BTA系统中的切屑不会损伤孔壁,加工质量高;钻杆刚性好而且加工效率高。但是BTA系统也存在一些缺点:在切削液进入孔内时,需要较高的压力,密封难度大,而且排屑空间小造成其排屑难度大,钻头制作难度高,价格昂贵而且耐用性差,因此,BTA系统在航空复杂壳体零件深孔加工中难以普及。 

结语:综上所述,深孔加工技术专业性强,而且加工难度大,常用的深孔加工技术主要有传统钻削、枪钻、BTA系统这几种。该项技术主要应用于制造行业。为了提高深孔加工技术的应用水平,需要加大对该项技术的研究力度,通过优化加工工艺与刀具,降低生产成本,提升其加工精准度与质量。将深孔加工技术应用到航空复杂壳体深孔加工中,能够有效保证其加工质量。但是在实际的加工过程中存在一定的难点,需要航空企业采取有效的措施解决这些问题,以此提升航空复杂壳体深孔加工的水平。随着科学技术的发展,深孔加工技术会逐渐实现智能化,从而促进我国航空制造行业的发展。

参考文献:

[1]窦媛,李峰,程光,等.复杂壳体零件深孔加工参数试验[J].机械制造,2021,59(01):73-75+80.

[2]仲庆龙.复杂壳体类零件深孔加工方法研究[J].新技术新工艺,2012,(09):18-20.