劉崇智，郭 輝

（中航飛機股份有限公司長沙起落架分公司，陜西 漢中723000）

0 引言

飛機起落架如外筒、活塞桿、轉彎套筒等大型結構件，通過自身耳片孔與其他零件組合一起構成了飛機起落架系統(tǒng)。近年，隨著零件結構型面、形狀、拓撲關系的越來越復雜，制造加工難度也越來越大。轉彎套筒（圖1）作為外筒上與扭力臂連接的關鍵重要件，材料采用23Co14Ni12Cr3MoE超高強度鋼，根據工件敞開式結構特點，兼顧成本，工件外形加工在四軸設備上進行。相對而言，寬mm，深度 197.5 mm的耳片槽口數(shù)控編程為高強度鋼工件加工的一個難點。常規(guī)編程采用等高輪廓順銑加工，刀軌在每一層切削加工完成后，抬刀到安全平面再空跑至下一進刀點，進行下一層切削。過多的進退刀、空走刀、跳刀易帶來潛在的夾具干涉、機床碰撞等風險，且加工效率低下。為此，文中特別介紹兩種類螺旋銑削編程方法用于耳片槽的開粗與精加工。其優(yōu)點在于整個刀軌只有一個進刀、一個退刀，且始終保持順銑（或逆銑）走刀方式，在每層切削完成后沿斜線進入下一削層，刀路整潔明了，加工效率高，潛在風險小。

圖1 轉彎套筒

1 耳片槽銑削刀具及切削參數(shù)選用

轉彎套筒（圖1）材料熱處理后抗拉強度σb可達2 040 MPa，因此，在熱前加工槽寬mm，深 197.5 mm耳片時，刀具選用切削性能好，切削刃強度高且不易磨損的D20R5加長環(huán)形刀。根據加工經驗每齒進給控制在 0.1 mm ～ 0.3 mm 內，切深 0.5 mm。根據F=n × z× FZ，n為主軸轉速，z為刀具齒數(shù)，F(xiàn)Z為每齒進給量。則雙齒銑刀的切削參數(shù)可選擇為[1]：主軸轉速S=1 200 m/s～1 600 m/s，進給量F=600 mm/min～800 mm/min，順銑走刀方式。熱后精加工，選用涂層硬質合金刀，每層切深4 mm～6 mm，主軸轉速S=1 000 m/s～1 200 m/s，進給量F=300 mm/min～400 mm/min，依然順銑走刀。

2 基于U G耳片槽銑削的編程方法

為提高轉彎套筒加工效率，減少裝夾次數(shù)，外形全部在四軸加工中心采用固定矢量加工。其中工件耳片槽銑削開粗、精加工，均采用UG軟件中的深度加工輪廓操作進行編程。刀軸定矢量為孔與耳片中心連線，背離工件的方向。文中僅對UG8.0版本中實現(xiàn)類螺旋銑削方法的編程技巧進行歸納。

2.1 進退刀設置實現(xiàn)類螺旋銑削

主要通過對ZLEVEL_PROFILE操作中非切削移動，進、退刀參數(shù)的聯(lián)合調整，實現(xiàn)類似螺旋銑削刀軌。具體步驟：

1）首先，在ZLEVEL_PROFILE操作中進行幾何體設置?！皫缀误w”→“指定部件”選擇工件實體，“指定切削區(qū)域”選擇工件槽內側兩片面。

2）在ZLEVEL_PROFILE操作中進行切削參數(shù)調整[2，3]，按層加工工件槽內毛坯。在 ZLEVEL_PROFILE操作→“切削參數(shù)”→“策略”中“切削方式”選擇“順銑”，“切削順序”調整為“層優(yōu)先”，“延伸刀軌”→“在邊上延伸”→“距離”設置為12 mm，大于刀具半徑值即可，其余參數(shù)均默認。

3）接著設置深度加工輪廓ZLEVEL_PROFILE操作中的“非切削移動”[4]?！胺乔邢饕苿印薄斑M刀”→“開放區(qū)域”中進刀參數(shù)按表1設置，未涉及項如“封閉區(qū)域”、“初始封閉區(qū)域”、“初始開放區(qū)域”保持默認值；“非切削移動”→“退刀”中的設置保持默認；“非切削移動”→“轉移/快速”中區(qū)域間轉移類型“直接”，區(qū)域內進刀/退刀的轉移類型也設置為“直接”。見表1。

表1 開放區(qū)域進刀設置

4）最后，選擇小于槽寬的切削刀具，其他設置不變，直接生成刀具軌跡即可。從圖2可見，刀路從槽外一側起刀銑削到槽口一側面，以圓弧R1退刀，按G01直線差補到起刀點，并再次按圓弧R1進刀切入槽口銑削至另一側。在整個切削過程中，刀路的進刀、切削、退刀、進刀、再次切削、再次退刀始終保持在同一切削高度（處于同一切削層），待完成本層切削后才以G00斜線切入下一層，周而復始完成槽口加工。

圖2 類螺旋銑削刀軌

2.2 刀軌編輯實現(xiàn)類螺旋銑削

主要通過對ZLEVEL_PROFILE操作刀軌編輯實現(xiàn)類似螺旋銑削刀路。

1）在ZLEVEL_PROFILE操作中進行幾何體設置。“幾何體”→“指定部件”選擇工件實體，“指定切削區(qū)域”選擇工件槽內側兩片面。

2）在ZLEVEL_PROFILE操作中進行切削參數(shù)調整，設置同退刀參數(shù)的聯(lián)合調整實現(xiàn)螺旋銑削步驟b一致。

3）創(chuàng)建修建邊界?？芍苯油ㄟ^“來自曲線集的曲線”選擇槽一側耳片邊界“投影”方式，形成一個封閉的平面曲線，曲線所在的平面與槽平面平行。為保障切削時刀具中心未直接在毛坯上進刀，還需將投影曲線進行連接，并進行整體偏置，擴大刀軌修剪區(qū)域，偏置距離大于刀具半徑，譬如加工采用的是D20R5的可轉位銑刀，偏置距離12 mm。

4）刀軌編輯。在ZLEVEL_PROFILE操作快捷鍵至“刀軌”→“編輯”后[5]，進入“刀軌編輯器”界面后，首先在“編輯操作”下點擊“修剪”進入“修剪刀軌”操作對話框，在“幾何體”→選“邊界”并“指定修剪編輯”中選擇步驟c中偏置的曲線。修剪“平面”為投影平面，“修剪側”點選外側；再次進入“修剪刀軌”對話框中→“轉移類型”選擇“直接”方式后，刀軌被邊界裁剪成圖3右側類螺旋刀路。刀路編輯到此，基本已實現(xiàn)類螺旋刀軌，但是仔細觀察圖3右側：該刀軌沒有進、退刀。因此，還需要在“刀軌編輯器”界面中，通過對“添加新刀軌事件”的編輯，增加進、退刀刀路。增加方法是：復制、粘貼“添加新刀軌事件”起點和終點（圖4左），改變復制點Z值大小，并設置運動類型為“進刀”或“退刀”。此時，編輯好的刀軌將始終保持順銑或逆銑的類似螺旋的切削方式，由槽口外進刀，切削、直接轉移、切削、斜線切入下一層。每層刀路在進入下一層時，均采用G01斜線切入方式，且整個刀路從開始到結束只有一個進刀和一個退刀，同層間的刀路轉移也嚴格采用G01，刀路規(guī)整有序（圖4右）。

（續(xù)下圖）

（接上圖）

圖3 無進退刀路的類螺旋銑削刀軌

圖4 有進退刀路的類螺旋銑削刀軌

3 加工驗證

在轉彎套筒（圖1）耳片槽銑削時，選用雙齒銑刀，按下參數(shù)：每齒 FZ=0.25 mm，轉速 1 600 m/s，進給量800 mm/min，切深0.5 mm，順銑走刀，并分別對類螺旋銑削兩種編程生成的NC代碼進行測試（編程過程見上）。從宏觀上講：兩種編程方法生成的刀軌，在加工時機床運行平穩(wěn)，無異常聲響，整個切削過程不足15 min，槽表面粗糙度Ra小于Ra1.6，比傳統(tǒng)走刀方式效率提高15%～20%。雖然兩種編程方法均可實現(xiàn)類螺旋切削，但是采用進退刀設置實現(xiàn)類螺旋銑削編程方法，其參數(shù)選配困難，易發(fā)生扎刀或頂?shù)冬F(xiàn)象（圖5），對編程人員的經驗技能要求高。

圖5 零件仿真加工及成品耳片槽

4 結束語

在轉彎套筒數(shù)控加工程序優(yōu)化過程中發(fā)現(xiàn)類螺旋銑削具有良好的切削性，在工件外斜線進、退刀，刀路完全實現(xiàn)順銑走刀，嚴格按層加工。文中結合轉彎套筒耳片槽詳細介紹了兩種類螺旋銑削編程中的參數(shù)設置技巧，剖析了刀軌特點。根據刀軌和試加工比較，采用編輯刀軌實現(xiàn)類螺旋銑削的編程方法具有更普遍的推廣意義和實用性。同時，希望文中的編程經驗和技巧能對直壁腔體銑削帶來技術借鑒和參考。