精密盲孔加工技术研究

摘 要：本文研究方向为高温合金高精度盲孔加工技术，主要针对某发动机高压涡轮喷嘴内后支撑，解决薄壁加工刚性差，精密盲孔的加工及检测问题。

关键词：高温合金；盲孔；公差；位置度；薄壁

中图分类号：THl62 文献标识码：A

一、引言

该零件为某发动机高压涡轮喷嘴内后支撑，材料为AMS5707，为薄壁零件，零件壁厚较薄m，零件的整体结构刚性较差，存在38个精密盲孔，加工合格率非常低。本文通过对加工方法、刀具的选用、加工参数等进行调整，解决了相关问题。

二、零件简介

高压涡轮喷嘴内后支撑为某型航空发动机中与叶片连接的一个单件。壁厚最薄1.1mm，有2组高精密盲孔，每组19个共38个，孔径公差分别为0.00381mm，其中一组孔的位置度只有0.05，另有1基准孔孔径公差为0.005mm，保证孔径及位置合格难度非常大。

该零件材料材料为AMS5707，为难加工镍基高温合金。切削特性表现在以下方面：塑性变形很大；切削力较大；切削温度高；刀具易磨损；加工硬化现象严重。

所以由于材料的原因，零件难于切削，并且零件比较薄，刚性较差，需要借助辅助支撑来保证加工变形量，同时加工盲孔需要涂层非标刀具，由于公差限制，需使用钻、扩、镗、铰等工艺依次加工，以保证孔径及位置尺寸的一次合格率。

三、孔加工试验

1 零件端面孔的工艺方法、余量分布及加工参数。

（1） 零件状态。由于零件端面盲孔的位置要求非常高，只有0.05mm，这个对于零件前工序加工提出了很高的要求，基准直径公差为0.03mm，圆度为0.03mm，基准平面度要求0.05mm。

（2）刀具的选用。对于材料为高温合金的零件，为保证加工尺寸的精度，采用带涂层的非标刀具。关键是铰刀工序，铰孔为加工最后一道工步，该工步的质量、稳定性、准确性直接影响零件最终尺寸状态。刀具选用非标定制的合金铰刀，其铰刀的公差略大于盲孔的孔径，并且刀具的圆周跳动不能大于0.005mm。

2 工艺路线及余量参数

采用钻扩镗铰的顺序进行孔加工，以φ5±0.00381mm为例。

（1） 打点。刀具：φ3中心钻；切削深度：1-1.5mm；

（2）钻底孔。刀具：φ4合金钻头，切削深度：13.90mm；其它问题：由于后续扩孔原因，底孔深度在图纸要求尺寸的公差上限，参数根据选用刀具的不同一般在S =700-750r/min，F=30mm/min。

（3） 扩孔。刀具：φ4.5带涂层合金端铣刀（铣刀侧刃不太过长并且尽可能深的装夹刀杆，防止刀具摆动，上刀加工前，要测量刀具刃跳动）；

切削深度： 13.87mm；（要求略高于底孔深度）

其它问题：参数S =500-550r/min，F=30mm/min；

（4）镗孔。刀具：镗刀（选用刚性较强的镗刀，因为孔径过小，所以选择的是镗杆和刀尖一体的镗刀，及满足了加工刚性要求，又能保证较高的定位精度，镗头的精度选用0.01-0.02mm之间）；其它问题：注意盲孔底R0.381±0.127mm，虽然铰刀R为0.381，但铰刀无法加工到孔底，为不让孔内有接刀棱，所以镗刀的R要选用0.3mm左右；切削深度：13.87 mm，参数S =600-650r/min，F=25mm/min，注意镗刀要给铰刀留余量0.05mm左右，以此保证铰刀切屑量和刀具使用寿命，所以加工孔径为φ4.70；

（5）铰孔。刀具：铰刀（铰刀的规格尺寸加工前要试验加工检验，操作者备刀具尺寸，试验加工试件并检验合格后用于加工批产零件，一般试件孔为3-5个，检测数据稳定，不要出现或大或小的情况出现。）

切削深度：在13.6mm左右；

其它问题：由于是盲孔，如果铰刀加工到孔底，非常容易导致刀柄摆动，孔口偏大超差。参数S =200-220r/min，F=12-15mm/min。

（6）刀具的磨耗。刀具磨损影响孔径的一般是镗刀和铰刀，镗刀的消耗定额一般为0.3/件；铰刀的消耗定额一般为0.3/件，但铰刀使用时需使用内径千分表测量，以防刀具未知的磨损导致盲孔超差。

（7） 其它注意事项。由于是盲孔加工，造成排屑不畅，存在积屑刮伤孔壁的危险，而且由于零件材料的原因，碎屑会很容易粘结在铰刀刃上，影响最终孔径值。镗刀加工时，不要使用局部加工后，测量的方法，因为材料严重的加工硬化问题，会在零件孔内径形成喇叭口，造成孔开口大，内部小的情况，同样因为材料的问题，镗刀的每刀切深不可以过小，如果切深过小的话，刀尖就会一直在孔壁打滑导致的让刀，切削掉很少的材料，而如果继续上刀加工，就可能出现上很少的量，却因为让刀消除，一下去除很厚的材料，所以镗加工建议每刀的切深直径不小于0.06mm，这样通过反复上刀、测量就能很容易达到立项的尺寸。

四、结果讨论与分析

用过以上试验，成功的摸索出一套加工高精度孔类零件的方式方法，积累了大量孔类加工数据信息及加工经验，同时了解到加工数量较多时，保持稳定性的加工参数、刀具消耗等多项宝贵信息。

由于零件高精度孔非常多，约40个，其质量稳定性，非常关键，该零件的成功研制的同时，稳定了加工一次合格率，目前为止盲孔加工合格率为100%，为后续批量生产奠定了坚实的质量基础。

结语

高压涡轮喷嘴内后支撑零件的成功研制交付，标志着我公司已具备加工高精度孔类零件的加工技术，填补了我公司该类技术的空白，为后续开发研制类似精度加工技术奠定了坚实的基础，积累了丰富的宝贵经验。

参考文献

[1] 许韶洲.孔的切削加工 [J]. 机电工程技术，2013（06）

[2] 刘姝.高温合金零件工艺研究 [J]. 科技创新与应用，2013（21）