CN109894817A - 一种尖角特征加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种尖角特征加工方法，适用于纸蜂窝、铝蜂窝等柔性材料以及泡沫等脆性材料零件尖角特征的数控加工，是在蜂窝、泡沫等零件数控加工过程中，采用分区域加工的方法，加工零件轮廓时先加工尖角区域以外的轮廓，在尖角区域轮廓预留一定的加工余量；加工尖角区域轮廓前，增加大于尖角区域的支撑，保持尖角区域及其加工余量稳定支撑，并且切削深度方向分区加工，最后加工尖角区域轮廓底部余量，轮廓余量与支撑一起铣削，从而实现尖角类蜂窝零件的数控加工。本方法充分考虑尖角区域的加工性能，有效减少了尖角区域撕裂、变形等质量问题，避免了零件的故障，提高了零件的合格率。

Description

一种尖角特征加工方法

技术领域

本发明涉及数控加工方法，尤其涉及航空航天装备中蜂窝、泡沫等材料零件的加工方法，属于CAD/CAM/CAPP技术领域。

背景技术

蜂窝和泡沫等材料的结构件是新一代航空航天装备的组成部分，大多用于飞机的机翼夹层或无人机，主要起支撑和减重的作用。目前，蜂窝、泡沫结构件的一种加工方式为用双面胶带将其粘贴于工装上，尖角特征轮廓主要采用立铣刀加工。由于航空器、航天器结构需求，蜂窝零件存在尖角等难加工特征，该类零件外形轮廓一般为三角形或四边形，数控加工型面以及轮廓时，尖角区域极易发生芯格撕裂、破碎甚至脱落。泡沫属于脆性材料，尖角区域容易发生破碎和脱落。因此，针对蜂窝和泡沫零件的特点，研究其尖角特征的加工方法，提高零件的加工质量具有重要意义。

通过查阅现有专利和学术论文，未发现有与本专利相同的内容。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于蜂窝等柔性材料和泡沫等脆性材料尖角特征的数控加工，提高零件尖角特征加工质量，减少尖角特征破损、脱落、变形等问题的加工方法。

本发明所采用的技术方案之一是：

一种尖角特征的加工方法，其特征在于，具有尖角特征的零件加工，轮廓分区加工，先加工除尖角特征以外轮廓，然后加工尖角特征区域；加工尖角特征时，先粗加工尖角特征轮廓，然后精加工尖角特征轮廓，保证精加工余量小于等于刀具最大切削宽度。

所述加工尖角特征轮廓时，切削宽度大于切削深度。

所述加工尖角特征轮廓时，切削深度方向分区加工，切削深度方向底部保留余量单独加工。

所述加工尖角特征轮廓时，尖角特征及其加工余量底部保持稳定支撑。

所述加工尖角特征轮廓时，将轮廓区余量与毛坯支撑共同铣削的方式加工。

所述加工尖角特征轮廓时，刀具轨迹为单一方向走刀，即由零件内部向尖角方向加工的走刀方式。

本发明的尖角特征加工材料是指零件材料为芳纶纸蜂窝等复合材料蜂窝、其他非金属材料蜂窝、铝蜂窝等金属材料蜂窝、泡沫、陶瓷基复合材料等材料中。

所述的尖角特征是指零件结构中存在的两轮廓边或者轮廓边切线或者切平面夹角小于等于90°。

所述的尖角特征为零件从尖角点分别向两个轮廓边延伸距离不小于3倍零件厚度距离的区域。

本发明所采用的技术方案之二是：

一种尖角特征加工方法，其特征在于，具有尖角特征的仅单面加工零件加工包括如下步骤：

步骤一、将毛坯固持在机床工作台上；

步骤二、首先加工零件型面，然后粗加工零件轮廓；

步骤二、精加工除尖角外其他区域轮廓，尖角区域保留不大于刀具切削宽度的加工余量；

步骤三、以零件非尖角区域的轮廓边为定位基准，在零件尖角区域加工余量部位底部添加支撑块，保证零件整体未处于稳定支撑状态，将零件固持于工装上，保证尖角区域在无应力状态下固持；

步骤五、精加工零件尖角区域轮廓，切深方向分层加工，完成零件的加工。本发明所采用的技术方案之三是：

一种尖角特征加工方法，其特征在于，具有尖角特征的双面加工零件加工包括如下步骤：

步骤一、将毛坯固持于机床工作台上，先粗加工零件第一面型面；

步骤二、将零件尖角区域和其他区域分区加工，首先，精加工其他区域轮廓，尖角区域留一定的余量，然后再精加工零件型面；

步骤三、以零件非尖角区域的轮廓边和已经加工的型面为定位基准，在零件尖角区域加工余量部位底部添加支撑块，将零件固持于工装上，保证尖角区域在无应力状态下固持；

步骤四、粗铣零件第二面型面，精加工零件尖角区域轮廓；

步骤五、加工零件其余区域轮廓，精加工零件型面，完成零件的加工。

本发明的有益效果是：

通过采用分区加工，单独对尖角区域精加工，保证了尖角特征加工质量；通过增大尖角区域支撑、固持面积，增加了尖角区域刚性，减小了尖角撕裂风险；在尖角区域加工余量部位底面保留部分不切断，单独加工，减小了切削力对零件尖角特征的破坏；通过以上方法，提高了尖角特征零件加工合格率，避免零件质量问题。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是保留加工过程余量的零件尖角特征区域，其中1-1为加工过程余量，1-2为零件尖角特征区域。

图2是一种尖角特征加工方法流程图。

图3是一种尖角特征轮廓加工刀轨方向示意图，其中3-1和3-2分别为尖角特征轮廓加工刀具轨迹方向。

图4是一种尖角特征加工余量及定位装夹定位示意图，其中1-1为尖角特征加工过程余量，4-1为零件，4-2为加工毛坯，4-3、4-4和4-5为定位挡块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本专利的具体实施方式进行说明，但本发明专利并不限于本实例。

实施例1

本发明一种尖角特征的加工方法，零件为芳纶纸蜂窝材料，具有尖角特征的零件，轮廓分区加工，先加工除尖角特征以外轮廓，然后加工尖角特征区域；加工尖角特征时，先粗加工尖角特征轮廓，然后精加工尖角特征轮廓，保证精加工余量小于等于刀具最大切削宽度。所述加工尖角特征轮廓时，切削宽度大于切削深度；切削深度方向分区加工，切削深度方向底部保留余量单独加工；尖角特征及其加工余量底部保持稳定支撑；将轮廓区余量与毛坯支撑共同铣削的方式加工；刀具轨迹为单一方向走刀，即由零件内部向尖角方向加工的走刀方式。

实施例2

一种尖角特征加工方法，对具有尖角特征的仅单面加工零件加工，包括如下步骤：

步骤一、将毛坯固持在机床工作台上；

步骤二、首先加工零件型面，然后粗加工零件轮廓；

步骤二、精加工除尖角外其他区域轮廓，尖角区域保留不大于刀具切削宽度的加工余量；

步骤三、以零件非尖角区域的轮廓边为定位基准，在零件尖角区域加工余量部位底部添加支撑块，保证零件整体未处于稳定支撑状态，将零件固持于工装上，保证尖角区域在无应力状态下固持；

步骤五、精加工零件尖角区域轮廓，切深方向分层加工，完成零件的加工。

实施例3

如图1、2、3、4所示，步骤一、将蜂窝毛坯固持于机床工作台上；

步骤二、粗加工零件第一面型面；

步骤三、如图4所示，将零件尖角区域和其他区域分区加工，先精加工其他区域轮廓，在距离零件尖点200mm范围以内的尖角区域保留宽度20mm的余量1-1，精加工零件型面；

步骤三、如图4所示，以零件非尖角区域的轮廓边为定位基准，通过工装上的定位挡块4-3、4-4和4-5以及工装型面定位零件；在零件尖角区域加工余量部位底部添加支撑块，保证零件整体处于稳定支撑固持状态，将零件固持于专用工装上，保证尖角区域在无应力状态下固持；

步骤四、粗铣零件第二面型面；

步骤五、精加工零件尖角区域轮廓，尖角区域轮廓加工轴向分区加工，先加工上面部分，然后加工底面余量，刀轨方向为从零件内侧向尖角方向，如图3所示3-1和3-2；

步骤七、加工零件其余区域轮廓后精加工零件型面，完成尖角特征蜂窝零件的加工。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种尖角特征的加工方法，其特征在于，对具有尖角的零件加工，轮廓分区加工，先加工除尖角特征以外轮廓，然后加工尖角特征区域；加工尖角特征时，先粗加工尖角特征轮廓，然后精加工尖角特征轮廓，保证精加工余量小于等于刀具最大切削宽度。

2.如权利要求1所述的一种尖角特征的加工方法，其特征在于，加工零件的尖角轮廓时，切削宽度大于切削深度。

3.如权利要求1所述的一种尖角特征的加工方法，其特征在于，加工零件的尖角轮廓时，切削深度方向分区加工，切削深度方向底部保留余量单独加工。

4.如权利要求1所述的一种尖角特征的加工方法，其特征在于，加工过程中零件的尖角及其加工余量底部保持稳定支撑。

5.如权利要求1所述的一种尖角特征的加工方法，其特征在于，加工零件的尖角轮廓时，将轮廓区余量与毛坯支撑共同铣削的方式加工。

6.如权利要求1所述的一种尖角特征的加工方法，其特征在于，加工零件的尖角轮廓时，刀具轨迹为单一方向走刀，即由零件内部向尖角方向加工的走刀方式。

7.如权利要求1所述的一种尖角特征的加工方法，其特征在于，所述的尖角特征是指零件结构中存在的两轮廓边或者轮廓边切线或者切平面夹角小于等于90°。

8.如权利要求1所述的一种尖角特征的加工方法，其特征在于，所述的尖角特征为零件从尖角点分别向两个轮廓边延伸距离不小于3倍零件厚度距离的区域。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具有尖角特征的仅单面加工零件加工包括如下步骤：

步骤一、将毛坯固持在机床工作台上；

步骤二、首先加工零件型面，然后粗加工零件轮廓；

步骤二、精加工除尖角外其他区域轮廓，尖角区域保留不大于刀具切削宽度的加工余量；

步骤三、以零件非尖角区域的轮廓边为定位基准，在零件尖角区域加工余量部位底部添加支撑块，保证零件整体未处于稳定支撑状态，将零件固持于工装上，保证尖角区域在无应力状态下固持；

步骤五、精加工零件尖角区域轮廓，切深方向分层加工，完成零件的加工。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具有尖角特征的双面加工零件加工包括如下步骤：

步骤一、将毛坯固持于机床工作台上，先粗加工零件第一面轮廓和型面；

步骤二、将零件尖角区域和其他区域分区加工，精加工其他区域轮廓，尖角区域留一定的余量，然后再精加工零件型面；

步骤三、以零件非尖角区域的轮廓边和已经加工的型面为定位基准，在零件尖角区域加工余量部位底部添加支撑块，将零件固持于专用工装上，保证尖角区域在无应力状态下固持；

步骤四、粗铣零件第二面型面，精加工零件尖角区域轮廓；

步骤五、加工零件其余区域轮廓，精加工零件型面，完成零件的加工。