提高后挡块小孔加工精度的新方法

■ 中航工业空空导弹研究院 （河南洛阳 471009）

王槐德

1. 后挡块结构

我单位X型导弹某批预投零件投产，其中后挡块零件（见图1）与L型后挡块零件结构相同，除去外圆尺寸的精度要求稍有不同之外（X型为D-0.20-0.35mm，L型为D-0.08-0.20mm），其他加工要素的尺寸精度、形状精度及表面质量的要求都相同。因此，X型后挡块可借鉴L型后挡块的加工技术。

2. 问题的提出

如图1所示，斜孔φ1+0.10-0.05mm与销孔φ1.6++00..004160mm的孔径小，位置精度高，加工难度大。L型后挡块加工所采用的钻模装夹钻套导引的加工方式，不仅可以保证小孔的加工精度，而且加工效率高。采用钻模（1J304/XX029）加工斜孔时，工件的定位基准为铁心轴孔及长度L的侧面（图1中的D面），分析得知边距尺寸2++00.12mm与外圆尺寸D的大小密切相关。而两型后挡块外圆尺寸D的公差带不重合，因此，X型后挡块无法借用钻模对斜孔进行加工。另外，L型后挡块加工销孔用的钻模（1J304/XX027）因使用年限长，磨损严重，其定位精度已无法满足销孔位置度φ0.08mm的要求，因此X型后挡块无法借用。由于钻模结构复杂、尺寸精度高，钻模修理、制造周期长，无法满足现场生产的需要。因此，对于斜孔与销孔的加工，X型后挡块需更换加工方法。采用何种有效的工艺方法，

图1 X型后挡块结构图提高斜孔与销孔的加工精度，对于X型后挡块的顺利批产至关重要。

3. 小孔加工技术难点分析

由于钻模装夹钻套导引的加工方式不可借鉴，X型后挡块对于斜孔φ1+-00..1050mm与销孔φ1.6++00..004160mm的加工需采用新的工艺方法，而结合零件的结构特点及材料特性，分析该两项小孔的加工技术难点，对于寻求新解决措施有重要意义。

（1）小斜孔φ1+-00..1005mm加工刀具易断裂，易飘移。φ1+-00..1005mm孔属于小孔，且为圆弧面上的斜孔，其边距尺寸为2++00.12mm，角度尺寸为45°±1°，位置尺寸精度较高。该孔加工时，受其自身孔径小（φ1mm）的限制，加工所用的刀具直径小，刚度弱，在切削过程易出现刀具断裂现象。另外，受其结构限制，加工该小斜孔时，斜孔进出口处切削材料余量不均匀，造成刀具受力不均匀，容易出现飘移现象（采用钻模加工时，刀具用钻套导引，受力相对均匀，不易出现飘移现象），导致孔的边距及角度尺寸无法保证。小孔加工刀具飘移现象，对于DT3电工纯铁软性材质的加工表现尤为突出。

（2）断续销孔φ1.6++00..004160mm位置精度高，加工难度大。图1所示销孔φ1.6++00..004160mm的深度为零件宽度L，长径比大于5，属于细深孔，且该孔中间存在铁心轴孔mm阻隔，为断续孔，另外该孔对于基准A（mm中心轴 线） 、 B 的 位 置 度 为φ0.08mm，位置精度高。原工艺采用钻模加工，钻模设置了两端钻套，采用两端钻套导引的加工方式，避免了细深孔、断续孔难加工的特性，且通过高的装夹精度和钻套导引精度，能够同时保证孔的尺寸精度与位置度要求。现因钻模磨损，精度不足，修理难度大，且周期不足，需更改加工方法。另择加工方法，若仍采用从两端加工的方式，由于缺少钻套导引， 受孔位置精度φ0.08mm的限制，对于零件的装夹精度要求极高；若采用从一端加工的方式，则该孔同时具备了细深孔与断续孔的难加工特性，钻削时钻头极易出现飘移现象，孔的尺寸精度及位置度精度将难于保证。

在X型后挡块的加工过程，斜孔φ1+-00..0105mm与销孔φ1.6++00..004160mm的加工已成为影响其加工质量及加工效率的两大技术瓶颈。结合该两处小孔加工的技术难点，探索合理的加工技术措施，对于提高斜孔与销孔的加工精度及效率极为重要。

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的加工过程，如何解决好刀具断裂及刀具飘移问题，是提高其加工精度的关键。

（1）机床与刀具的选择。对于斜孔φ1+-00..1005mm的加工，新方法采用了数控铣削的加工方式。结合分厂设备资源的情况及斜孔加工的方式，机床选用了精度高、稳定性好、刀具夹头刚度强，且其工作转台能实现360°旋转的卧式加工中心BLUESTAR5；刀具选择抗冲击韧性较高的YG类硬质合金铣刀，规格为φ1mm。

（2）工件的装夹方法。夹具选用了简易拼装组合夹具。如图1所示，装夹时E面支靠夹具基准定位面作为主定位，宽度L侧面（D面）及外圆D--00..2305mm采用固定板支靠作为辅助定位，δ+-00..001206mm厚度B面采用压板压紧。在加工过程，斜孔的角度尺寸45°±1°可通过机床工作台旋转角度的设置来保证。因DT3材质性软，压紧时在压板下加垫厚度为0.8mm的软铜皮，可防止压伤零件。

（3）加工方式的选择。加工方式的合理选择，对于有效避免斜孔加工中的刀具断裂及飘移问题至关重要。对斜孔φ1+-00..1005mm进行数控加工时，在试加工阶段，加工方案选用了“先铣后钻”的加工方式，即先采用刃长较短（约2mm）、刚性较强的φ1mm铣刀铣削外圆弧孔口（见图2a），去除孔口不均匀余量（铣孔），然后在H 平面上加工A0.5mm中心孔，最后采用φ1mm钻头将孔钻通。此加工方案加工效果不理想，原因是未避免斜孔出口处不均匀余量对钻头的影响，斜孔钻通时出口处钻头受力不均匀，钻头飘移现象严重，导致边距尺寸2++00.12m m与角度尺寸45°±1°不易保证，合格率低。

图2 φ1+0.10 -0.05mm斜孔加工示意图

为了避免刀具断裂及刀具飘移问题，提高斜孔的加工精度，加工方案最终选用了“两端去余量，一端铣通孔”的加工方式。即先采用刃长较短（约2mm）、刚性较强的φ 1m m铣刀铣削斜孔的进出口，去除不均匀余量，铣削深度约0.6mm；然后使用刃长较长（5m m）的φ 1m m铣刀以插铣方式分多次进刀将孔铣削到位（见图2）。采用此加工方案时，可以很好地避免刀具飘移现象，但切削参数选择不合理时，刀具断裂问题严重。经过分析及加工实践，选定切削参数为：铣刀转速n=2 000r/min，进给速度为vf=6mm/min，进刀量αp=0.2m m；且要求加工过程连续浇注切削液，使切削加工工艺系统冷却充分、散热迅速，及时冲刷清除切屑，降低刀具崩刃的风险。

5. 提高销孔φ 1.6+0.046 +0.010m m加工精度的新方法

销孔φ1.6+0.046+0.010mm为断续孔，且其尺寸精度与位置度φ0.08mm的要求高，加工难度大。在销孔的数控加工过程，如何提高工件的装夹精度，采用何种有效的加工方法，对于提高其尺寸与位置精度至关重要。

（1）机床的选择。对于销孔的加工，新方法同样采用了数控铣削的加工方式。为避免细深孔、断续孔难加工的特性，加工方案选择为从两端加工的方式。结合分厂设备资源的情况及销孔两端加工的方式，机床选用精度高、稳定性好的立式加工中心VTC－160AN。

（2）工件的装夹方法。装夹夹具选用了拼装组合夹具，并设计了定位心轴，如图3所示，φ 18mm外圆为心轴与组合夹具装配接口，D2外圆为心轴安装工件的接口；φ3.5mm×1.8mm的外圆槽为让刀槽，避免铣削时铣伤定位心轴，影响夹具的装夹精度；另外，为便于工件的装卸，在D2外圆上设置了让屑面（图3中H面）。

图3 定位心轴

工件的装夹方法为：如图4所示，通过D2孔将工件安装至定位心轴上，B面支靠组合夹具基准定位面作为主定位，E面或F面采用滑动导板支靠作为辅助定位，厚度面采用压板压紧。为了提高工件的装夹精度，实现销孔位置度φ0.08mm的要求，一方面采用磨削的方式加工工件的定位基准面（图4中的δ两面及L两面），保证E、F 两面之间0.01mm的平行度，以及E、F两面对于B面0.01mm的垂直度；另一方面在工件安装前找正定位心轴对称中心误差≤0.01mm，以实现工件高的定位精度；且工件安装完毕后，采用杠杆表拖平找正E 面 （ 或 F 面 ） 的 跳 动≤0.01mm，验证工件装夹可靠，然后使用压板压紧；为防止压伤零件，在压板下加垫0.8mm厚的软铜皮。

图4 φ1.6+0.046 +0.010mm销孔加工示意图

（3）加工方式的选择。销孔φ1.6+0.046+0.010mm为断续孔，具有高的尺寸、位置精度要求，在加工过程，除了选择可靠的装夹方式外，选择合理加工方式对于保证其加工精度同样重要。销孔的加工选用了从两端加工的方案，即先从一端加工半截孔，然后旋转工件重新装夹找正，再从另一端加工另一半截孔；其加工方法选择为“钻→铣→铰”。结合工件高的尺寸精度及位置度要求，细化其加工步骤为：①按上述装夹方法安装零件，以F面定位（滑动定位板支靠），找正E面跳动≤0.01mm，压紧压板，如图4所示。②从E面加工φ1.6mm孔（半截），在图示正确位置加工中心孔φ1mm，并采用φ1.5mm钻头钻通孔（避免钻伤定位心轴），然后采用铣刀扩孔至φ1.55mm，最后采用铰刀（1J120/XC015）铰孔至φ1.6+0.046+0.010mm。③去除E面φ1.6mm孔口毛刺（避免旋转定位时，因毛刺的存在影响定位精度）。④松卸压板，旋转工件以E面定位（滑动定位板支靠），找正F面跳动≤0.01mm，压紧压板。⑤从F面加工φ1.6mm孔（半截），加工方法与步骤②相同。⑥去除F面φ1.6mm孔口毛刺。

6. 结语

某批预投X型后挡块两处小孔的加工采用了新的数控加工方法，整批零件两处小孔的尺寸精度、位置精度及表面质量均满足设计图样的要求，两处小孔加工的合格率达100%，直接验证了该新加工方法的可行性，同时说明了该新加工方法对于解决DT3小孔件的加工技术难题是有效的。通过对后挡块两处小孔的加工及现场情况分析处理，对小孔件的斜孔、断续孔的加工有了较为深入的了解，积累了一定的技术经验，可以为类似小孔件的加工提供借鉴。

[1] 黄鹤汀，吴善元. 机械制造技术[M]. 北京：机械工业出版社，1997.