CN106735309A - 一种长悬臂辐板结构零件数控加工变形控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种长悬臂辐板结构零件数控加工变形控制方法,按以下步骤进行:1)确立定位装夹方式;2)规划加工路线;3)加工辐板切削区域划分及余量确定;4)选择合适的刀具;5)生成数控刀具轨迹;利用UGCAM编程软件在选定的切削区域建立并生成刀具轨迹;6)加工零件。本发明的优点:通过该项技术加工出的零件几何尺寸和表面质量满足设计要求,由于零件表面质量满足设计要求,减少零件后续抛光工作量。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机制造领域,具体说是一种长悬臂辐板结构零件数控加工方法。
背景技术
某型号机的辐板悬深达200mm,壁薄3mm且带有1.5mm厚异型薄壁深腔,最大外径尺寸960mm,高300mm,整体结构呈现弱刚性,车加工盘体辐板时零件变形较大和表面质量差。传统针对该类结构零件辐板的加工,辐板处采用四点支撑方式,支撑效果差,在加工切削变形较大,振颤严重,为减少变形通常采用较小的切削量及参数控制的加工策略,加工后的零件表面质量和几何精度仍无法满足设计要求,需要通过后续手工抛光来满足设计要求,但由于人工操作不仅效率低,而且合格率很低。
发明内容
本发明的目的是提供一种加工方法,通过采用长悬臂辐板的随形支撑定位方法,根据刚性强弱部位确立加工区域划分方法及加工策略,选择最优的切削参数、车削工艺路线和走刀轨迹控制辐板车削变形,加工出了满足且优于设计要求零件。具体技术方案如下:
一种长悬臂辐板结构零件数控加工变形控制方法,按以下步骤进行:
1)确立定位装夹方式:在辐板内孔端面处采用随型支撑方式,用压盖在辐板端面压紧,控制加工振动;外圆凹槽处设置辅助支撑环及一体式反钩的压紧方式,实现压紧面与支撑面相对应,控制压紧变形;
2)规划加工路线:安排多次梯度余量的车削路线逐次消除切削应力产生的变形;在其它型面去材料车削前进行去除辐板部位材料阶段,使去除薄弱辐板材料时零件有足够刚性;精加工辐板在所有型面加工完以后进行;
3)加工辐板切削区域划分及余量确定:根据辐板刚性强弱部位划分不同加工区域,针对不同切削区域采用非均匀余量切削,增强零件刚性;
4)选择合适的刀具:根据加工区域,选择加工刀具,在开敞较好的区域选择机加偏刀菱形刀片,较少切削力;在转接圆角处选择非标角度刀具,所述非标角度刀具的倾斜角度确定方法是:
根据刀具在加工过程中受力状态分析,保证加工过程中该刀具所承受的径向力最小,确定非标角度刀具的倾斜角度;
5)生成数控刀具轨迹
利用UGCAM编程软件在选定的切削区域建立并生成刀具轨迹;
6)加工零件。
本发明的优点:通过该项技术加工出的零件几何尺寸和表面质量满足设计要求,由于零件表面质量满足设计要求,减少零件后续抛光工作量。
附图说明
图1:零件结构示意图
图2:零件装夹定位原理图
图3:加工区域划分及余量分布图
图4:刀具及受力分析图
图5:走刀轨迹图
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明,如图1-图5所示,本发明技术用于加工直径960mm,辐板悬深长200mm,壁厚3mm盘件见图1具体操作步骤如下:
步骤1:按图2所示进行零件的定位装夹,由反钩压板4和定位块5将安装边底部进行反钩的压紧,叶肩处增加辅助支撑环带6,支撑环带6上方是柔性胶垫,下部是刚性支撑块,该刚性支撑块设有调整装置,可上下移动,以便调整支撑力;该支撑方式不仅能减小加工时工件的震颤,还能通过两种方式的配合,调节安装边底部8所承受的压紧力;
辐板内孔3端面处采用随型支撑方式,包括上方的柔性垫片及下方在弹簧驱动下的支撑7,辐板内孔3上端面的压盖9由螺母10压紧;
步骤2:加工工艺路线:粗车辐板--粗车其余型面--半精车辐板---半精车其余型面---细车辐板---细车其余型面---精车其余型面---精车辐板。该工艺路线的特点是:安排多次梯度余量的车削路线逐次消除切削应力产生的变形;去除辐板部位材料阶段要保证在其它型面去材料车削前,使去除薄弱辐板材料时零件有足够刚性;精加工辐板在最后所有型面加工完,避免车其它型面对辐板产生的加工变形。
步骤3:按图3划分辐板型面与辐板与安装板转接2个加工区域,在A、B区域采取分层沿型顺序切削方式见图5,精加工时留0.5mm余量进行单向轮廓分层切削,在转角处精加工留3mm进行分层切削。
步骤4:刀具选择按图4,选取2把刀具进行加工,在A区域选用机加偏刀35度R0.8菱形刀片,在B区域选用45度R4非标球刀,刀片表面为TiAlN涂层。刀具选择的方法是:根据加工区域,选择加工刀具,在开敞较好的区域尽量选择机加偏刀菱形刀片,较少切削力见图4刀具1;在转接圆角处选择非标角度刀具见图4刀具2,采用切削分析,选用的槽刀刀板薄,最大厚度仅为4mm对径向力的耐受程度较小,将刀具在加工过程中受力状态分析清楚,以保证加工过程中该刀具所承受的径向力最小,同时还要从切削参数的选用方面考虑到槽刀片的耐用度大小,刀具示意图及进给方向受力分析见图4。
步骤5:生成数控刀具轨迹:利用UGCAM编程软件的车削功能,在选定的切削区域中建立并生成刀具轨迹见图5与数控程序:如下:
CR_CHANG(1)
HD="GHFUR25-4-01393" TL=0
TL_CHANG
N0005 G54
N0010 ;CXT
N0015 ;ZBX
N0020 ;ZBXFC
N0025 DIAMOF
N0030 G18 D1
N0035 G96 S40 M03 M08
N0040 G01 G90 X100. Z250. F200.
N0045 Z-130.
N0050 X108.429 Z-152.34 F10.
N0055 G02 X112.429 Z-156.34 CR=4. F.3
N0060 G01 X123.928
N0065 G03 X126.928 Z-157.144 CR=6.
N0070 G01 X135.154 Z-161.893
N0075 G02 X144.001 Z-164.304 CR=18.
N0080 G01 X248.622 Z-165.193
N0085 G02 X264.364 Z-156.194 CR=18.
N0090 G01 X263.844 Z-155.894
N0095 X263.395 Z-155.772 F10.
N0100 X260.749 Z-128.769
N0105 G03 X265.18 Z-132.286 CR=4. F.3
N0110 G01 X266.658 Z-145.137
N0115 G03 X264.364 Z-156.194 CR=18.
N0120 G01 X263.844 Z-155.894
步骤6:结合加工试验确定切削参数,采用恒线速度,变主轴转速方式加工,恒线速度方式加工有利于保证车刀在零件余量均匀的条件下,沿轮廓切削的稳定性,使得刀具的切削阻力大为减少,减小切削振动。粗车、半精车、细车加工切削参数为:线速度Vc=40m/min,每转进给量fn=0.15mm/r,每层切深0.3mm;精车加工切削参数为:线速度Vc=50m/min,每层切深0.15mm,每转进给量fn=0.2mm/r。
本实施例仅仅是根据本发明总体思想的一个体现,保护范围并不受此实施例的限制。
Claims (1)
1.一种长悬臂辐板结构零件数控加工变形控制方法,其特征在于按以下步骤进行:
1)确立定位装夹方式:在辐板内孔端面处采用随型支撑方式,用压盖在辐板端面压紧,控制加工振动;外圆凹槽处设置辅助支撑环及一体式反钩的压紧方式,实现压紧面与支撑面相对应,控制压紧变形;
2)规划加工路线:安排多次梯度余量的车削路线逐次消除切削应力产生的变形;在其它型面去材料车削前进行去除辐板部位材料阶段,使去除薄弱辐板材料时零件有足够刚性;精加工辐板在所有型面加工完以后进行;
3)加工辐板切削区域划分及余量确定:根据辐板刚性强弱部位划分不同加工区域,针对不同切削区域采用非均匀余量切削,增强零件刚性;
4)选择合适的刀具:根据加工区域,选择加工刀具,在开敞较好的区域选择机加偏刀菱形刀片,较少切削力;在转接圆角处选择非标角度刀具,所述非标角度刀具的倾斜角度确定方法是:
根据刀具在加工过程中受力状态分析,保证加工过程中该刀具所承受的径向力最小,确定非标角度刀具的倾斜角度;
5)生成数控刀具轨迹:
利用UGCAM编程软件在选定的切削区域建立并生成刀具轨迹;
6)加工零件。
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