1、小序

飞机各部件在装配前需要先加工出装配孔，，，，，，对装配孔的精加工是飞机装配环节必需的办法。。。。。。。装配孔对孔径精度、孔壁光度和孔的位置度有较高要求，，，，，，一样平常会使用铰刀对装配孔举行精加工。。。。。。。可是铰刀的排屑性能较差，，，，，，当被加工部件是钛合金等黏性较大的难加工质料或孔的深度较深时，，，，，，铰刀排屑能力缺乏的问题将被放大。。。。。。。别的，，，，，，铰刀对孔的位置精度险些没有修正能力，，，，，，并且对底孔的直线度要求也较高，，，，，，当两个装配部件的预制孔位置误差较大或粗加工的底孔质量较差时，，，，，，铰刀的使用会受到很大限制，，，，，，很可能影响到最终装配孔的加工质量。。。。。。。因此，，，，，，本文提出使用单刃镗刀取代铰刀的加工计划，，，，，，以解决制孔历程中遇到的上述问题。。。。。。。

2、单刃镗刀的建模与切削仿真

如图1所示，，，，，，以加工10mm装配孔为例，，，，，，使用CATIA软件快速建设单刃镗刀的三维几何模子。。。。。。。

镗刀刀柄直径为16mm，，，，，，长度为60mm;颈部直径为8.4mm，，，，，，长度为40mm;刀头直径为6.7mm，，，，，，长度为10mm;刀尖所在圆周直径为10mm。。。。。。。刀尖的主偏角取96°，，，，，，副偏角取10°，，，，，，刀尖圆弧半径为0.2mm。。。。。。。建设一个新平面与刀具轴向夹角成45°，，，，，，并在该平面内设置刀尖前角，，，，，，前角角度10°;圆周后角分为两段，，，，，，第一后角取8°，，，，，，第一齿背宽度为0.5mm，，，，，，第二后角取30°，，，，，，第二齿背宽度为1.5mm;端面后角取15°。。。。。。。

将建设好的单刃镗刀模子导入AdvantEdge软件举行有限元仿真。。。。。。。为了镌汰网格数目、降低仿真的运算量并缩短运算时间，，，，，，只导入靠近刀头的一部分模子。。。。。。。导入后选取刀具质料为硬质合金，，，，，，并为刀具模子划分网格，，，，，，刀具网格的最大单位尺寸设为1mm，，，，，，最小单位尺寸设为0.01mm，，，，，，网格品级为0.4。。。。。。。

被加工零件为圆形薄板，，，，，，直径为φ12mm，，，，，，厚度为3mm，，，，，，并预制出直径φ9.7mm的初孔。。。。。。。同样使用CATIA软件建设被加工零件的模子并导入AdvantEdge软件，，，，，，质料选择TC4钛合金，，，，，，并为零件模子划分网格。。。。。。。零件网格的最大单位尺寸设为1mm，，，，，，最小单位尺寸设为0.2mm，，，，，，网格品级设为0.5。。。。。。。

如图2所示，，，，，，设置刀具和零件的装配关系。。。。。。。切削参数设置为转速500r/min，，，，，，进给量0.08mm/r。。。。。。。

凭证有限元仿真的效果对单刃镗刀加工钛合金孔的切削状态举行剖析。。。。。。。图3a为刀具应力的漫衍云图，，，，，，可以看出刀具的应力主要集中在刀尖处。。。。。。。同时，，，，，，刀头与颈部的毗连处也是应力较量集中的位置。。。。。。。

图3b为刀尖切削温度的漫衍云图，，，，，，凭证图中色彩漫衍梯度可知，，，，，，刀尖的温度最高，，，，，，约为350℃左右，，，，，，而刀头部分的温度随着与刀尖距离的增添迅速降低。。。。。。。

这是由于刀头部分体积较小，，，，，，切削刃很短，，，，，，与工件的接触面积小，，，，，，切削时爆发的热量只有少部分能够转达到刀具上，，，，，，大部分热量会被切屑带走。。。。。。。图3c为切屑形态及温度的仿真图，，，，，，镗孔加工爆发的切屑为细长的螺旋桌氡鸺，，，，，，温度约莫为450℃左右。。。。。。。

图3d为切削力的仿真曲线，，，，，，可以看出，，，，，，切削力的轴向分力很小，，，，，，只有5N左右，，，，，，而径向分力随着刀具的旋转在±40N之间呈周期性转变。。。。。。。这是由于切削深度和进给量较小，，，，，，使得背向力和进给力都很小，，，，，，切削力主要由切向力组成。。。。。。。仿真曲线可以近似看作是切向力在X轴和Y轴上的分力随时间的转变曲线。。。。。。。

3、单刃镗刀的设计与制造

由于铰刀的容屑槽较浅，，，，，，容屑空间小，，，，，，切削刃较长，，，，，，且钛合金的黏性较量大，，，，，，钛合金切屑很容易粘在铰刀的切削刃上，，，，，，使切削刃对切屑爆发二次切削，，，，，，影响孔壁的粗糙度，，，，，，甚至造成孔径超差。。。。。。。为解决此问题，，，，，，使用镗刀取代铰刀，，，，，，接纳镗削的方法对装配孔举行精加工。。。。。。。镗刀的切削刃短小尖锐，，，，，，容屑空间很大，，，，，，镗孔历程中爆发的细长螺旋桌氡鸺很容易从刀具与孔壁的间隙倾轧，，，，，，从而包管孔壁的粗糙度和孔径的精度。。。。。。。当两个部件上划分设有预制孔时，，，，，，两个孔的位置精度和直线度很难获得包管，，，，，，一样平常的扩孔、铰孔等加工方法很难对其举行修正，，，，，，加工效果不睬想，，，，，，若是使用单刃镗刀则可以很好地解决这一问题。。。。。。。

单刃镗刀为非对称切削，，，，，，镗孔时不受底孔导向作用的限制，，，，，，能够有用填补孔中心位置精度和直线度的误差。。。。。。。装配孔的直径一样平常较量小，，，，，，只有几毫米至十几毫米，，，，，，可调式镗刀头结构重大，，，，，，体积较大，，，，，，不适用于小直径装配孔的加工。。。。。。。因此，，，，，，在刀具设计上接纳定尺寸单刃镗刀的结构形式，，，，，，可以知足钛合金装配孔的加工需求。。。。。。。

在设计切削刃的几何形状时需要综合思量刀具的性能和钛合金质料的切削特征。。。。。。。与铰刀相比，，，，，，镗刀需要更大的前角来包管切削刃足够尖锐，，，，，，降低刀尖切入工件时的阻力，，，，，，减小切屑与前刀面的摩擦，，，，，，降低前刀面的磨损水平，，，，，，使月牙洼爆发的位置远离刀尖，，，，，，阻止直接削弱刀尖。。。。。。。在与刀具轴向夹角成45°的平面内开设前角，，，，，，所形成的前刀面向刀具尾部偏斜，，，，，，可以使切屑沿前刀面流出时向后卷曲，，，，，，便于将切屑倾轧孔外。。。。。。。刀具的主偏角大于90°，，，，，，可以使刀尖向前探出，，，，，，便于孔的加工，，，，，，纵然盲孔也能够使用。。。。。。。主偏角和副偏角的角度较小，，，，，，增大刀尖角能够在刀尖处保存更多的实体，，，，，，提高刀尖强度。。。。。。。由于钛合金质料回弹量较大，，，，，，制孔历程中孔壁与后刀面的摩擦较量强烈，，，，，，因此需要增大刀具的后角。。。。。。。后角可分为圆周后角和端面后角两个部分，，，，，，圆周后角可分为两段设置，，，，，，既增强了刀尖的强度，，，，，，又能降低后刀面与孔壁的摩擦，，，，，，而端面切削余量不大，，，，，，设置一个后角即可。。。。。。。

装配孔的直径较小，，，，，，孔内空间有限，，，，，，因此单刃镗刀不宜接纳焊接式或机夹刀片结构，，，，，，更适合接纳硬质合金棒料整体制造。。。。。。。在制造刀具时，，，，，，首先磨制柄部外圆、颈部外圆、刃部外圆及各处倒角，，，，，，然后磨制切削刃。。。。。。。单刃镗刀为定尺寸刀具，，，，，，由切削刃的回转直径直接确定孔的加工直径，，，，，，并且该镗刀用于装配孔的精加工，，，，，，以是需要精准控制镗刀刃部尺寸的制造公差。。。。。。。为了使切削刃的直径越发准确，，，，，，同时也利便丈量，，，，，，可以接纳先对称磨制两个刀齿再去除一个齿的方法。。。。。。。磨削时，，，，，，以端面向心角取代主偏角，，，，，，圆周倒锥角取代副偏角，，，，，，凭证前角、端面后角、圆周后角的顺序举行加工，，，，，，并通过圆周后角来控制切削刃的回转直径，，，，，，最后磨去刀头多余的部分。。。。。。。若是装备具有内冷功效，，，，，，还可以使用带有内冷孔的硬质合金棒料制造刀具，，，，，，通过内冷孔向切削刃送风冷却，，，，，，使刀具获得更好的切削效果。。。。。。。

4、切削验证剖析

制造三种规格的单刃镗刀举行切削试验，，，，，，粗加工刀具的直径为φ9.6mm，，，，，，半精加工刀具的直径为φ9.9mm，，，，，，精加工刀具的直径为φ10mm。。。。。。。被加工试验件为TC4钛合金板，，，，，，厚度10mm，，，，，，预制出φ9.1mm的底孔。。。。。。。粗加工和半精加工时刀具转速500r/min，，，，，，进给量0.08mm/r，，，，，，精加工时刀具转速600r/min，，，，，，进给量为0.05mm/r。。。。。。。

经检测，，，，，，被加工孔的孔径抵达H8级精度，，，，，，孔壁的外貌粗糙度为Ｒa1.6，，，，，，孔的位置度为0.025mm，，，，，，笔直度0.05°，，，，，，切合形位公差标准，，，，，，知足飞机装配孔加工的工艺要求。。。。。。。

5、结语

(1)与铰刀相比，，，，，，单刃镗刀能够修正底孔的位置度和直线度误差，，，，，，对设有预制孔的装配部件适用性更强。。。。。。。单刃镗刀的排屑性能更好，，，，，，加工钛合金不易粘屑，，，，，，阻止切削刃对切屑造成二次切削，，，，，，能够获得更好的孔壁粗糙度和孔径精度。。。。。。。

(2)单刃镗刀需要设置较大的前角，，，，，，使切削刃越发尖锐;为了战胜钛合金质料的回弹特征，，，，，，需要加大刀具的后角;主偏角和副偏角可以适当减小，，，，，，增大刀尖实体，，，，，，提高刀尖的强度。。。。。。。

(3)在制造单刃镗刀时，，，，，，为了提高切削刃尺寸的制造精度，，，，，，接纳先对称磨制两个切削刃、再去除其中一个的要领，，，，，，接纳端面向心角取代主偏角，，，，，，圆周倒锥角取代副偏角。。。。。。。

参考文献

［1］林景凡.一种新型镗刀头的设计与应用［J］.齐齐哈尔大学学报，，，，，，2013，，，，，，29(6):53－54．

［2］林美安.飞机机身装配工艺及仿真手艺研究［D］.南京:南京航空航天大学，，，，，，2010．

［3］王笑时.制孔多功效最后执行器研制及制孔质量研究［D］.大连:大连理工大学，，，，，，2022．

［4］陈日耀.金属切削原理［M］.北京:机械工业出书社，，，，，，2002．

第一作者:王芃，，，，，，工程师，，，，，，沈阳飞机工业(集团)有限公司，，，，，，110000沈阳市 

First Author: Wang Peng，，，，，，Engineer，，，，，，Shenyang Aircraft Industrry( Group) Co．，，，，，，Ltd．，，，，，，Shenyang 110000，，，，，，China