[发明专利]大深径比阶梯孔磨削加工方法

说明书

一种大深径比阶梯孔磨削加工方法，具有如下步骤：S1、测量被加工段内孔不同截面处的孔径；S2、计算加工余量及当前内孔形状精度；S3、判断内孔形状；S4、确定磨削加工参数，调整孔口和孔底换向时的停刀时间；S5、根据S4中确定的加工参数进行内孔往复磨削加工；S6、测量精密高效磨削后被加工段内孔不同截面处的孔径，计算加工余量及内孔形状精度；S7、判断不等式EI‑ES≤δ₁≤0和0≤δ₂≤ES‑EI是否成立，是，执行步骤S8，否，执行步骤S3；S8、完成加工。本发明通过控制加工中的工艺参数，从磨削原理上解决了大深径比阶梯孔加工过程中内孔形状精度难以保证的问题，进一步实现该类大深径比阶梯孔零件精密高效自动化加工，保障了加工质量的一致性。

技术领域

本发明属于内圆大深径比内孔精密磨削加工技术领域，具体涉及大深径比阶梯孔磨削加工方法。

背景技术

薄壁深孔类零件，例如液压作动缸、火箭或导弹筒体、飞机起落架作动筒等，被广泛应用于航空航天、运载、国防等关键领域。其中，飞机起落架作动筒作为飞机起落架的核心部件，主要采用高强钢锻造成形，具有深径比大(深径比L/D≥12，且孔深L≥1m)、壁薄且内部结构复杂，包括多个阶梯孔和过渡圆弧及台阶面等特点，属于典型的难加工零件。为保证飞机起落架高可靠、高质量的使用性能，防止起落架在使用过程中出现高压油泄漏或运动卡死等故障，对用于起落架的作动筒的内孔加工精度和表面质量提出了更较高要求。

目前该类零件主要采用普通深孔内圆磨床进行磨削加工，由于零件内孔具有多个阶梯孔，在进行每一段内孔加工过程中，砂轮往复运动至该加工段孔底时，砂轮前端面将与该段孔通过圆弧过度的另一段内孔端面接触，导致砂轮无法像磨削普通通孔或带砂轮越程槽的内孔一样，砂轮磨削过程中砂轮前端面可以越过内孔的孔口，或整个砂轮在磨削往复过程中均磨出工件实现材料均匀去除，除此之外，与普通外圆磨削或内圆磨削相比，由于该类零件由于深径比大，且内部结构复杂，磨削用磨杆细长(长度≥1m，直径≤50mm)，刚性差，磨削过程中磨杆弯曲变形大，导致砂轮让刀严重，从而加剧了内孔磨削过程中，由于内孔端口与内孔中间其它位置磨削时间不一致导致的材料去除的不均匀性，磨削出来的内孔孔径大多呈现两端小，中间大或受毛坯自身尺寸影响也存在一端大一端小或中间小两端大等形貌，导致磨削加工的内孔圆柱度误差难以保证，零件废品率高，且由于不合格或中间大两端小的内孔形貌，限制了或降低了零件的使用性能，同时也增加零件使用过程中的风险，引入了极大的飞行安全隐患。

为保证零件加工精度，保障零件的可靠性，经验丰富或技术能力较强的工人会根据实际情况，通过测量内孔各截面尺寸，然后根据测量结果，手动控制机床对局部不满足尺寸要求的小孔径部位进行修磨加工，但由于修磨过程中，磨杆让刀变形严重，材料去除量确定性难移控制，易出现“过修”或“欠修”等问题。当出现“欠修”则需要反复试修，费时费力；当出现“过修”则直接导致零件尺寸超差，从而使得零件报废，且即使修整尺寸合格，内孔内部也存在接刀痕迹，影响零件使用性能。同时磨削加工在实际生产中大多作为零件的最终加工工序，尤其对于航空航天用飞机起落架关键部件，其零件要求极高，为满足使用强度等性能要求，薄壁作动筒的毛坯一般为实心锻造件，机械加工过程材料去除率高于80％，加工工艺过程极其复杂，且包括多道热处理程序，整个工艺过程漫长，产品附加值极高，由于磨削加工工艺限制导致的零件报废，将对生产造成极大的经济损失，同时严重影响产品生产进度，这也给操作人员加工过程中造成了极大的心理负担。且加工时易发生颤振、引起磨杆失稳，严重时易导致零件报废或引发安全事故等问题。

为此急需提出或发明一种新的大深径比阶梯孔磨削加工方法，保障该类零件的加工尺寸精度和形状精度，满足航空航天领域飞机起落架等典型大深径比复杂结构薄壁件的精密加工需求。

发明内容