CN110682054B - 一种薄壁内凹槽的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超长规格薄壁内凹槽的加工方法，用于机械加工领域。本发明薄壁内凹槽的加工方法进行薄壁内凹槽加工时，先加工一侧薄壁内凹槽并留加工余量，再完成内凹槽另一侧加工，在已加工完成的内凹槽内壁粘接支撑块，然后再对另一侧所留加工余量进行加工，最后取出支撑块。本发明薄壁内凹槽的加工方法通过对超长规格薄壁板加工工艺方法的改进，特别是巧妙的利用支撑块在加工时辅助减少加工变形，能够实现长度超过10米的超长薄壁板内凹槽的精确加工。通过本发明方法所加工的薄壁板质量稳定，能够有效保证腹板和立筋厚度、腹板平面度，合格率高，可以有效保障直升机装配质量和交付进度。
Description
技术领域
本发明涉及一种超长规格薄壁内凹槽的加工方法，用于机械加工领域。
背景技术
直升机大规格货舱地板包括左、中、右地板各1件，用于安装乘客座椅和货物系留装置,其中左、右地板为对称结构件，每块地板外廓尺寸较大10000×1170×58，属于超长规格壁板，材料为预拉伸板材7050T7451AMS4050H。该类超长规格壁板一面有T型内凹槽，槽内设有系留槽凸起部分，壁薄1.8mm,最薄处1.2mm,表面粗糙度为Ra1.6,平面度每3米0.3mm，如图1所示。
上述大规格货舱地板属于超长、薄壁、整体结构件，刚性弱，加工变形大，其工艺加工一直属于技术难点，主要工艺难点如下：腹板和力筋的壁厚薄、型腔较深，立筋、腹板易变形，腹板和立筋厚度、腹板平面度不易保证，如图2所示。大规格地板加工质量不稳定，合格率低，影响重型直升机大规格地板质量和进度，严重制约重型直升机装配质量和交付进度。
若按常规加工方案，先选取T型铣刀加工内凹槽，后加工外侧。当加工内凹槽后，由于金属去除率较大，内应力导致零件变形。无法保证立筋厚度尺寸要求与平面度要求。
发明内容
本发明目的是：
针对上述问题，本发明提出一种可靠性高、操作简便的超长规格薄壁内凹槽零件制造工艺方法，以提高地板制造的合格率和效率，满足直升机装配质量和进度要求。
本发明技术方案是：
一种薄壁内凹槽的加工方法，其先加工一侧薄壁内凹槽并留加工余量，再完成内凹槽另一侧加工，在已加工完成的内凹槽内壁粘接支撑块，然后再对另一侧所留加工余量进行加工，最后取出支撑块。
所述支撑块为若干独立但形状和尺寸与凹槽相匹配的金属块。
相邻支撑块之间的间距为支撑块长度的1～3倍。
所述支撑块厚度不少于内凹槽立板厚度的3倍。
当内凹槽所留的加工余量侧也为内凹槽时，用T型刀将该加工余量铣出内凹槽，使得内凹槽立板厚度在1.2～2.0mm。
当内凹槽所留的加工余量侧为立板时，用立铣刀铣除加工余量多余厚度，使得内凹槽立板厚度在1.1～1.8mm。
所述加工余量多余厚度为10～15mm。
取出支撑块时，对支撑块进行加热，使胶接融化，便于支撑块取出。
所述的薄壁内凹槽的加工方法，其具体过程如下：
步骤1：材料检验，检测待加工薄壁板的平面变形量；
步骤2：粗加工，先加工薄壁板两面，加工出薄壁板厚度，然后铣出压板槽，并在加工型面上粗加工出凹槽型腔，并在薄壁板中间型腔留出加强筋；
步骤3：自然时效至少3周，释放应力；
步骤4：精加工平面，上下均匀去除薄壁板两面余量，保证平行度；
步骤5：精加工内凹槽型腔，通过定位孔固定，并用压板压紧，然后精加工出凹槽型腔，并去除加强筋；
步骤6：精加工内凹槽，通过定位孔固定，并用压板压紧，先加工一侧薄壁内凹槽并留加工余量，再完成内凹槽另一侧加工，在已加工完成的内凹槽内壁粘接支撑块，然后再对另一侧所留加工余量进行加工，加热取出支撑块。
粗加工时，去除上下表面，至平行度达到0.3；精加工平面时，去除上下表面，使得平行度达到0.2。
本发明优点是：本发明薄壁内凹槽的加工方法通过对超长规格薄壁板加工工艺方法的改进，特别是巧妙的利用支撑块在加工时辅助减少加工变形，能够实现长度超过10米的超长薄壁板内凹槽的精确加工。通过本发明方法所加工的薄壁板质量稳定，能够有效保证腹板和立筋厚度、腹板平面度，合格率高，可以有效保障直升机装配质量和交付进度。
附图说明
图1是薄壁地板俯视图
图2是图1地板横向截面示意图。
图3是薄壁内凹槽示意图。
图中，1为铝块，2为加工余量。
图4是T型刀具。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
本实施例中，以某型直升机大规格货舱地板制造为例，材料尺寸为11000x1300x90mm，其货舱地板为超长规格的薄壁板。本发明薄壁内凹槽的加工方法，采用三坐标龙门加工中心和五坐标龙门加工中心加工大规格地板，利用三坐标测量机检测大规格地板，先将内凹槽外侧留加工量10mm，再将内凹槽加工到位，铣外侧时内凹槽内壁粘接金属块(如铝块),增强了立筋刚性，减少了立筋加工变形。
本发明实施时，具体过程包括以下步骤：
1)加工设备的选择:粗加工选择三坐标龙门铣削加工中心,精加工选择五坐标龙门加工中心,设备规格为2000×15000mm。
2)内凹槽加工刀具选择：选择T型铣刀加工内凹槽。
3)夹具选择：
·平台：用于地板平面的粗加工，定位平面的平面度0.2mm；
·真空平台：用于地板平面的精加工，定位平面的平面度0.1mm；
·真空夹具：用于内凹槽精加工。采用真空镶块，能够增加内凹槽立筋的刚性和稳定性，定位平面的平面度0.1mm；
·吊挂夹具：用于地板的吊装，采用真空吸附夹紧；
·运输拖车：用于地板周转，用防震泡沫包装、用束紧带进行拉紧，能保护地板。
4)工艺参数确定：设计了局部结构试验件，主要针对内凹槽立筋和腹板厚度进行试验和摸索，同时验证T型铣刀的合理性。试切材料大小为500x500x80mm铝合金。
用T型刀加工时，采用侧面逐进式加工，立筋侧面用不同规格的T型刀进行3次加工，最后一次为直接精加工到位。粗加工切削深度为T型刀厚度的50％；精加工切削深度0.8mm，进给为150～200mm/min，转速200～300rpm，以保证内凹槽加工精度，同时可以有效避免薄壁变形。
5)工艺过程
·材料检验
检验来料是否符合材料定额11000x1300x90mm，检测平面变形量，如变形量超过10mm，在压力机上进行校形。
·粗加工:在龙门三坐标加工中心上铣两面厚度至80mm，采用平台夹具定位，采用四周挤压板夹紧，上下面均匀去量，保证平行度0.3；在毛坯四周铣压板槽；两面型腔开使粗加工，多型腔一面单边留量8mm，为防止变形过大，加工左右地板时中间型腔留加强筋，筋壁厚为2mm。
·自然时效:地板自然状态下水平放置至少3周时间进行应力释放。
·精加工平面:在龙门三坐标加工中心上采用平台夹具定位夹紧地板，铣两平面，厚度至70mm，采用四周挤压板夹紧，上下面均匀去量，保证平行度0.2，以保证加工质量。
·精加工座椅滑轨槽、系留槽等型腔：在龙门五坐标加工中心上，采用真空平台夹具定位吸附夹紧，用压板压紧，保证平面度0.2。地板底面涂防锈油，铣上表面最小量全部见光，保证平面度0.05以内；精加工座椅滑轨槽、系留槽等型腔。
·精加工内凹槽：在龙门五坐标加工中心上，在真空夹具上定位吸附夹紧，用压板压紧，保证上表面0.05mm以内；采用T型刀铣，如图4所示，该T型刀的头部直径为
刀杆直径为
且刀头厚度为10mm，刀头两边导角分布为R3。加工时，采用分层、侧向渐进式加工，先加工一侧薄壁内凹槽并留加工余量10mm，再完成内凹槽另一侧加工，并在已加工完成的内凹槽内壁粘接支撑块，然后再对另一侧所留加工余量进行加工，加工完成后加热取出支撑块，如图3所示。地板定位面涂防锈油。
·钳修：去毛刺，尖边倒圆R0.1～R0.3；打磨阶差、振纹和刀痕等表面缺陷；
·标记。
·检测：每道工序完工后，在设备工作台上采用激光跟踪仪检测地板平面度，采用超声波测厚仪、卡尺检测地板腹板和立筋厚度，并记录。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种薄壁内凹槽的加工方法，其特征在于，先加工一侧薄壁内凹槽并留加工余量，再完成内凹槽另一侧加工，在已加工完成的内凹槽内壁粘接支撑块，然后再对另一侧所留加工余量进行加工，最后取出支撑块；
所述支撑块为若干独立但形状和尺寸与凹槽相匹配的金属块；相邻支撑块之间的间距为支撑块长度的1～3倍；
具体过程如下：
步骤1：材料检验，检测待加工薄壁板的平面变形量；
步骤2：粗加工，先加工薄壁板两面，加工出薄壁板厚度，然后铣出压板槽，并在加工型面上粗加工出凹槽型腔，并在薄壁板中间型腔留出加强筋；
步骤3：自然时效至少3周，释放应力；
步骤4：精加工平面，上下均匀去除薄壁板两面余量，保证平行度；
步骤5：精加工内凹槽型腔，通过定位孔固定，并用压板压紧，然后精加工出凹槽型腔，并去除加强筋；
步骤6：精加工内凹槽，在龙门五坐标加工中心上，在真空夹具上定位吸附夹紧，用压板压紧，保证上表面0.05mm以内；采用T型刀铣，该T型刀的头部直径为60mm刀杆直径为20mm且刀头厚度为10mm，刀头两边导角分布为R3；加工时，采用分层、侧向渐进式加工，先加工一侧薄壁内凹槽并留加工余量10mm，再完成内凹槽另一侧加工，并在已加工完成的内凹槽内壁粘接支撑块，然后再对另一侧所留加工余量进行加工，加工完成后加热取出支撑块；
待加工薄壁板采用吊挂夹具吊装，采用真空吸附夹紧；
用T型刀加工时，采用侧面逐进式加工，立筋侧面用不同规格的T型刀进行3次加工，最后一次为直接精加工到位；粗加工切削深度为T型刀厚度的50％；精加工切削深度0.8mm，进给为150～200mm/min，转速200～300rpm，以保证内凹槽加工精度，同时可以有效避免薄壁变形。
2.根据权利要求1所述的薄壁内凹槽的加工方法，其特征在于，所述支撑块厚度不少于内凹槽立板厚度的3倍。
3.根据权利要求1至2任一项所述的薄壁内凹槽的加工方法，其特征在于，当内凹槽所留的加工余量侧也为内凹槽时，用T型刀将该加工余量铣出内凹槽，使得内凹槽立板厚度在1.2～2.0mm。
4.根据权利要求1至2任一项所述的薄壁内凹槽的加工方法，其特征在于，当内凹槽所留的加工余量侧为立板时，用立铣刀铣除加工余量多余厚度，使得内凹槽立板厚度在1.1～1.8mm。
5.根据权利要求4所述的薄壁内凹槽的加工方法，其特征在于，所述加工余量多余厚度为10～15mm。
6.根据权利要求1所述的薄壁内凹槽的加工方法，其特征在于，取出支撑块时，对支撑块进行加热，使胶接融化，便于支撑块取出。
7.根据权利要求1所述的薄壁内凹槽的加工方法，其特征在于，粗加工时，去除上下表面，至平行度达到0.3；精加工平面时，去除上下表面，使得平行度达到0.2。
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