CN109240206B - 一种精密深槽类零件的数控加工方法 - Google Patents

一种精密深槽类零件的数控加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种精密深槽类零件的数控加工方法，包括以下步骤：(1)采用卧式数控机床进行精密深槽零件的正面和反面工位粗加工，采用先径向后轴向分层铣削，精密深槽留余量1.5～2.5mm；(2)将需时效的粗加工零件放置于自然状态；(3)精加工零件正反面，用定制的内冷铣刀采用沿内轮廓螺旋线分层的加工方法对精密深槽进行半精加工，留0.15～0.3mm余量，再精加工到位。采用定制的专用内冷铣刀较好的解决了刀具震颤和让刀问题，采用沿内轮廓螺旋斜线的加工方法有效减少进、退刀次数，保证了表面粗糙度，提高加工效率，并降低振动冲击，提高刀具和设备的寿命。

Description

一种精密深槽类零件的数控加工方法
技术领域
本发明涉及一种航空机械零件数控加工方法，尤其涉及一种精密深槽类零件的数控加工方法。
背景技术
随着对飞机性能要求的提高，现零件精度要求也越高，传统的孔轴圆柱面配合改成了方槽和凸块配合，尤其是精密深槽零件的加工，这类零件深槽达到100mm甚至200mm，槽宽精度达到IT7～IT9，表面粗糙度达到Ra1.6。现深槽的加工工艺主要有：①采用插铣数控加工的方式，侧面留0.02～0.1mm余量，再由钳工研磨到位。这种方法加工周期长，对钳工技术能力要求非常高。②采用轴向分层的数控加工方式，轴向逐层加工到位。由于刀具刚性弱，易产生震颤，也易产生让刀现象，零件精密槽尺寸难满足精度要求。
精密深槽类零件加工工艺有以下两大难点：1)因槽深较大，刀具细长，采用普通刀具加工精加工刚性不够，易震颤和让刀，零件加工至底部时排屑不畅等问题。2)精密深槽零件因零件内应力变化，产生局部延展和收缩变形，对精密尺寸影响较大。3)因零件为封闭深槽结构，加工时的进退刀处易产生接刀痕，很难达到表面粗糙度达到Ra1.6的要求。
发明内容
为解决精密深槽类零件深槽尺寸精度和表面粗糙度偏差的技术问题，本发明提供一种精密深槽类零件的数控加工方法。定制专用内冷铣刀，发明了一种合理的加工轨迹，设置合理的加工工序，保证加工质量。
本发明采用的技术方案：
一种精密深槽类零件的数控加工方法，包括以下步骤：
(1)采用卧式数控机床进行精密深槽零件的正面和反面工位粗加工，采用先径向后轴向分层铣削，精密深槽留余量1.5～2.5mm；
(2)将需时效的粗加工零件放置于自然状态；
(3)精加工零件正反面，用定制的内冷铣刀采用沿内轮廓螺旋线分层的加工方法对精密深槽进行半精加工，留0.15～0.3mm余量，再精加工到位。
为了保证刀具刃口部分有足够的刚度，进一步的，将定制的内冷铣刀要求，满足为刀具直径D1-刀杆直径D2≤0.5，刃长L1≤5。
内冷铣刀的进刀轨迹在零件外的深槽的上方，到槽顶面的距离为Hx，Hx＝0.5-1毫米。进刀的距离不能太高或者太低，否则影响加工质量。
进一步的，加工轨迹为沿内轮廓螺旋斜线加工的方式，斜线角度A与深槽底面的周长成反比，满足
Figure BDA0001831149880000021
以保证刀具沿内轮廓螺旋斜线加工一圈后深度≤0.5×L1，其中Dx为深槽在XY平面截面的周长，L1为刃长。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的一种精密深槽类零件的数控加工方法，采用定制的专用内冷铣刀较好的解决了刀具震颤和让刀问题，采用沿内轮廓螺旋斜线的加工方法有效减少进、退刀次数，保证了表面粗糙度，提高加工效率，并降低振动冲击，提高刀具和设备的寿命。
附图说明
图1是本发明专用内冷铣刀的结构示意图。
图1a是本发明专用内冷铣刀的侧视图。
图2是本发明沿轮廓螺旋斜线加工轨迹示意图。
图3是图2的主视图。
其中：L1、刃长，L2、刀具有效长度，L3、刀具夹持长度，D1、刀具直径，D2、刀杆直径，Rx、底角R；
1、铣削轨迹，2、精密深槽。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面结合附图及具体实施方式进行详细描述，本说明书中描述的实施例仅用于解释本发明，并非用来限定本发明。
图2和图3所示，本发明的一种精密深槽类零件的数控加工方法，包括以下步骤：
(1)采用卧式数控机床进行精密深槽零件的正面和反面工位粗加工，采用先径向后轴向分层铣削，精密深槽留余量1.5～2.5mm。
采用卧式数控机床加工利于深槽结构的排屑和温度扩散，可有效控制精密深槽的变形。
(2)将需时效的粗加工零件放置于自然状态，零件在空气中自然时效24-48小时，有利于消除零件残余应力，进一步控制后续加工的变形。
(3)精加工零件正反面，用定制的内冷铣刀采用沿内轮廓螺旋线分层的加工方法对精密深槽进行半精加工，留0.15～0.3mm余量，再精加工到位，以消除粗加工应力变形影响，保证精加工余量均匀。
图1和图1a所示，所定制的内冷铣刀满足(D1-D2)≤0.5要求，L1≤5，其中，D1为刀具直径，D2为刀杆直径，L1为刃长，以保证刀具刃口部分有足够的刚度。
进刀轨迹在零件外的深槽的上方，到槽顶面的距离为Hx，Hx＝0.5-1毫米。加工轨迹为沿内轮廓螺旋斜线加工的方式，斜线角度A与深槽底面的周长成反比，满足
Figure BDA0001831149880000041
以保证刀具沿内轮廓螺旋斜线加工一圈后深度≤0.5×L1。
即
Figure BDA0001831149880000042
其中Dx为深槽在XY平面截面的周长，L1为刃长。
该加工方法针对飞机精密深槽类零件加工工艺性较差的问题，通过释放内应力，并设置合理的刀具参数及采用沿轮廓螺旋线的方法，实现精密深槽的稳定数控加工。
采用定制内冷铣刀采绕精密深槽轮廓顺铣加工，轴向不分层，保证了加工过程刚性，因只有一处进刀且进刀在零件外面(零件上方)，一处圆弧退刀(零件底部)，零件表面无明显进退刀接痕。图2所示，具体方法为：
(1)按a→进刀点b；
(2)采用螺旋斜线加工铣削方式绕内轮廓铣削，轴向不分层；
(3)按退刀点c→d→e→f轨迹退刀。
本发明的精加工方法绕精密深槽轮廓顺铣加工，采用内冷铣刀，沿精密深槽侧壁轴向不分层精加工到位，保证了加工过程刚性，有效避免了进退刀接刀痕对精密深槽表面质量和精密尺寸的影响。

Claims (3)

1.一种精密深槽类零件的数控加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)采用卧式数控机床进行精密深槽零件的正面和反面工位粗加工，采用先径向后轴向分层铣削，精密深槽留余量1.5～2.5mm；
(2)将需时效的粗加工零件放置于自然状态；
(3)精加工零件正反面，用定制的内冷铣刀采用沿内轮廓螺旋线分层的加工方法对精密深槽进行半精加工，留0.15～0.3mm余量，再精加工到位；加工轨迹为沿内轮廓螺旋斜线加工的方式，斜线角度A与深槽底面的周长成反比，满足
Figure FDA0003019306910000011
以保证刀具沿内轮廓螺旋斜线加工一圈后深度≤0.5×L1，其中Dx为深槽在XY平面截面的周长，L1为刃长，D1为刀具直径。
2.根据权利要求1所述的一种精密深槽类零件的数控加工方法，其特征在于：所定制的内冷铣刀满足刀具直径D1-刀杆直径D2≤0.5的要求，刃长L1≤5。
3.根据权利要求1所述的一种精密深槽类零件的数控加工方法，其特征在于：内冷铣刀的进刀轨迹在零件外的深槽的上方，到槽顶面的距离为Hx，Hx＝0.5-1毫米。
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