试探飞机装配自动进给钻应用及精度控制

试探飞机装配自动进给钻应用及精度控制

徐成刚

哈尔滨通用飞机工业有限责任公司   黑龙江哈尔滨   150066

摘要：随着现代技术的发展，给飞机结构设计带来了巨大改变，在进行材料加工时需要使用高效、高质量制孔技术。而自动进给钻的应用，具有非常好的实际应用效果，尤其是配套刀具、导套参数是决定精度的关键。

关键词：飞机装配；自动进给钻；应用；精度控制

国内的自动进给钻技术目前还不够完善，需要对加强精度控制，才能寻求更好的方向，从而掌握更好的技术。随着飞机制造技术的发展，能够有效促进我国航空事业发展，进而推动我国经济发展。飞机的装配过程有大量连接件装配制孔，由于数量众多，所以对精度和质量要求比较严苛，当前主要的制孔方式，有手工、半自动、自动三种。其中手动制孔方式，使用的是手持风钻、钻套、刀具制孔，而半自动制孔使用的是自动进给钻，以及配套刀具和导套制孔。自动制孔使用的是机器人和钻铆机等制孔。随着新型材料的使用，增加了加工难度，因此对制孔精度和效率要求也有所提高，而传统的手动制孔方式也被逐步取代。由于自动进给钻制孔比机器人、钻铆机等具有很好实用性，而且制孔空间的需求较小，操作比较简单易学，工具和费用较低，由于这些使用优势，被广泛地应用到飞机装配中。

1飞机装配概述分析

1.1基本概述

飞机的各部件连接技术性非常高，而且精密度要求也非常高，所以进行装配工作时应当严谨。当前的飞机结构件的连接方式，主要是机械连接为主。比较常见的是铆钉连接，还有螺栓连接。鉴于飞机的部件要求较高，因此需要不断地更新连接技术，而且飞机也会产生直接的影响，甚至还会影响生命安全。通过对机体疲劳破坏情况分析，可以发现疲劳产生位置主要是机身连接处。在传统的部件制作中，大部分使用手工制孔方式连接。因为人个体的差异较大，使用人工方式进行操作，会存在很大误差，毕竟人工作业的精准度具有很大的局限性，因此会出现制孔精度差、质量低等情况，从而难以达到装配质量标准要求。随着科技的不断发展，对于新型材料的使用，需要考虑相关的工艺和技术要求，由于传统的技术已经不能适应时代发展需求了，因此被逐渐地淘汰了。

1.2应用选型分析

在自动进给钻构成中，主要的部位有动力部件、连接定位部件、切削刀具等。自动进给钻能提高装配制孔，主要使用的是扭矩、转速、进给、冷却、碎屑等方式，其中还涉及了结构、功率、进给、转速、行程等参数。一般情况下自动进给钻选型需要根据一定标准，主要体现在以下几个方面。首先，是根据制孔空间情况，以及制孔的相关要求选择自动进给钻结构，比较常见的有转位卡口型和膨胀夹头型，还有C 型和偏移头型等，因为结构的不同，制孔功能还有空间要求也有很大不同。在空间允许情况下，选用转位卡口型，以及钻锪一体形式时，运用膨胀夹头型，这样在制孔空间狭小时，可以选用偏移头型。由于这些结构的型号不同，所以在实际使用过程中，要根据实际需求和设计需要提供选型，在不同空间要求下，还有结构允许的基础上，需要进行不同选择。其次，根据被加工的材料，还有孔径大小来确定自动进给钻转速，以及进给状况。尤其在多种叠层的材料制孔过程中，自动进给钻的参数选用，应当根据“就难”原则选用，比如钛合金还有铝合金的叠层制孔，应当以转速和进给以钛合金具体加工参数为标准。飞机装配制孔中按照加工材料不同，还有钻孔尺寸进行钻转速等确定，当添加各种材料时，应当严格按照相关制作，这样就会全面提升操作效率。再次，实际制造中自动进给钻功率通常与孔径尺寸、材料加工状况有关，因此要根据实际情况调整相应工具，通常使用涡轮马达，而且主轴的输出功率应当大于1.3kW。最后，根据的材料厚度和钻模厚度，以及排屑空间和钻套系列情况，还有刀具结构装来确定自动进给钻的实际加工行程。

2精度控制

通常情况下使用的机加设备，其主轴应当是刚性主轴，而主轴的径向跳动会影响孔径精度和质量，以及使用稳定性。而自动进给钻则是浮动主轴，能够为刀具提供制孔动力，由于使用的刀具和通常机加设备的制孔刀具有很大区别，所以刀具尺寸、导套、刀具配合尺寸情况，决定了孔径精度。在具体使用过程中，应当结合刀具结构和自动进给钻导套精度进行研究，并以此作为研究对象开展常见的精度控制试验。针对钻削刀具的具体结构，研究刀具、刃带、倒锥对精度的影响，采用多点支撑是双刃。并将其与常用的单刃带钻头进行精度对比和切削试验，能够明确具体的使用状态，同时采用刃部的外径无倒锥钻头与传统钻头进行精度对比和试验，可以知道具体的使用情况。针对导套和刀具配合精度进行控制试验，能够明确具体控制情况。所以需要研究影响制孔精度的相关影响因素。

2.1具体的试验方案

在实验过程中使用单因素变量法，可以根据钻削刀具情况选择不同的刃带结构，以及倒锥形式和导套内径，然后在分别地进行切削试验，通过研究刀具的结构和参数，以及导套和刀具的配合精度，可以明确自动进给钻对制孔精度产生的实际影响，主要体现在以下几个方面。第一，是制孔的试验条件分析。制孔空间是开敞的，试验件是铝金和钛合金，使用的是叠层制孔方式，叠层厚度通常是18mm，终孔的孔径在9.52-9.57mm范围内，而且没有初孔。第二，是自动进给钻的选取。根据制孔条件来确定自动进给钻的功率一般是2.1kW，而转速 通常是2360r/min，进给是0.05mm/r，钻模板厚度是20mm，排屑间隙则是10mm，选用的是A22000系列导套，外径一般情况在φ22.5-0.007mm范围内。第三，是刀具参数。刀具材料选用的是双螺旋30°硬质合金棒料，使用同一加工刀具、设备、测量设备，总长是L=180mm，刃长为L1=90mm，刀具的直径名义值是φ9.54mm，这样才符合实际要求。

3.2试验结果分析

使用数显内径和千分尺进行测量，能够明确被加工工件孔径，以加工工件的不同深度和三点孔径大小状况，还有平均值作为孔径的大小，具体的结果有以下几个方面。第一，刃带、倒锥对孔径的影响实验，可以知道使用的导套内径尺寸是φ9.54。由此可以看出双刃带和不带倒锥钻头孔径的测量结果比较稳定，而且更加贴近刀具的实际尺寸，有利进行精度控制。第二，不同的导套内径所对应的孔径和结果，可以明确导套的内径是中 9.545 孔径，因为这种孔径比较稳定，孔径尺寸比较贴近刀具尺寸。当导套和刀具的间隙越大，孔径的稳定性就会越差。第三，双刃带钻头的要比普通单刃带钻头的稳定性强，而且能够确保制孔精度，双刃带刀具使用在导套内可以获得多点支撑，所以稳定性较好。因此，刀具齿背应当采用双刃带，或者是多刃带设计。在切削的过程中，带倒锥刀具可以随着切削加深，而刀具和钻套的间隙就会增大，由于自动进给钻的主轴和直接与刀具连接，所以会随着刀具摆动，因此制孔精度和稳定性就会降低，在这样的情况下不带倒锥的刀具制孔精度较高。自动进给钻的导套和内径与刀具外径配合间隙越小，那么刀具切削时的摆动越小，孔径才会更加稳定，制孔精度和稳定性也就越高。一般情况下刀具的公差和取孔径容差大约是40%。

结束语：

目前我国飞机制造装配领域已经开始使用自动进给钻技术，而该技术是由国外引进的，所以掌握的技术还不够全面。除外相关标准要求，以及刀具、钻套技术方面的研究较少，因此几乎全部都依赖于国外。在这样的情况下就要深入地研究自动进给钻技术和精度控制，才可以为后续深入研究提供便利。

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