CN114248067A - 一种高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法 - Google Patents
一种高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及不锈钢板式舵面加工领域,公开了一种高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,所述方法包括以下步骤:(1)不锈钢毛坯下料;(2)立铣粗加工不锈钢舵面斜面;(3)采用三轴数控铣半精加工舵面;(4)采用三轴数控铣精加工舵面;(5)采用坐标镗加工舵面深位转轴销孔底孔;(6)采用坐标镗精加工舵面上缘及底缘销孔;(7)采用电火花精加工舵面深位转轴销孔,修整,得到不锈钢板式舵面。本发明有效解决了舵面加工时中颤动大、效率低,加工后变形的问题,具备加工效率高,效果好的优点。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢板式舵面加工领域,更具体地涉及一种高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法。
背景技术
由于现代军事作战对飞航导弹的机动性和隐身性要求越来越高,以及对发射平台适应性的要求,导弹设计逐渐向具有高硬度、质量轻、结构复杂、精度要求高的折叠式舵面方向发展。该种高硬度薄壁不锈钢板式折叠舵面可有效提高刚度,具有更高的强度和高可靠性,是未来舵类的研究方向之一。
高硬度薄壁不锈钢板式舵面属于复杂机械加工件,存在结构复杂、尺寸精度高、厚度薄及加工刚性差的特点。由于材料硬度高、舵面边缘厚度薄、尺寸及形位公差要求严格等影响因素,加工时中颤动大、效率低,普遍存在着加工过程和加工后的变形情况,生产效率低;该种舵面存在多处高精度销孔及深位转轴销孔,加工时存在质量稳定性不高的情况。
发明内容
为解决现有技术中舵面加工时中颤动大、效率低,加工后变形的问题,本发明提供一种高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法。
本发明采用的具体方案为:一种高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)不锈钢毛坯下料;
(2)立铣粗加工不锈钢舵面斜面;
(3)采用三轴数控铣半精加工舵面;
(4)采用三轴数控铣精加工舵面;
(5)采用坐标镗加工舵面深位转轴销孔底孔;
(6)采用坐标镗精加工舵面上缘及底缘销孔;
(7)采用电火花精加工舵面深位转轴销孔,修整,得到不锈钢板式舵面。
所述步骤(1)中不锈钢毛坯下料采用如下方式:对毛坯固溶处理;水切割机下料,按舵面外形进行下料,单边余量5-6mm。
所述水割机下料后,第一次利用划线平台及高度尺划舵面两侧凸台加工截止线;立铣加工舵面两侧沉台;坐标镗加工舵面基准块上定位销孔及深位转轴销孔的避让孔;第二次利用划线平台及高度尺划舵面两侧斜面的加工截止线。
所述步骤(2)中立铣粗加工不锈钢舵面斜面中,利用普铣机床加工舵面斜面工装实现不锈钢舵面斜面的加工,所述普铣机床加工舵面斜面工装为整体板式结构,工装上斜面的斜度、尺寸与舵面斜面一致;所述工装上设有圆柱定位销;所述普铣机床加工舵面斜面工装在使用过程中可利用两个定位圆柱销进行快速定位,并通过工装的斜面将舵面斜面放平,与铣床工作台平行,实现使用普铣机床加工舵面斜面。
所述步骤(2)立铣粗加工不锈钢舵面斜面后,利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,使基准平面的平面度0.02,两侧基准面平行度0.02。
所述步骤(3)中采用三轴数控铣半精加工舵面的具体操作方法为利用三轴数控铣半精加工舵面型面及周边,单边余量0.8mm,使用刀具为进口成形涂层棒铣刀,切削深度0.5mm,主轴转速为3500r/min,进给率为3000mm/min。
所述步骤(3)中采用三轴数控铣半精加工舵面后,依次进行如下操作,利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02;坐标镗加工舵面基准块上的定位销孔;利用线切割粗加工舵面上缘凹槽及底缘凸台,单边余量1mm;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,保证基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02。
所述步骤(4)采用三轴数控铣精加工舵面,采用刀具为成形涂层棒铣刀,主轴转速为5000r/min,进给率为1000mm/min,切削深度0.3mm。
所述步骤(4)采用三轴数控铣精加工舵面后,依次进行如下操作,利用五轴数控机床加工舵面上一处法向沉头孔及螺纹底孔;利用线切割精加工舵面上缘凹槽及底缘凸台;利用电火花机床加工舵根部舵面斜角方肩槽;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02;利用坐标镗加工舵面上缘及底缘定位销孔底孔。
所述步骤(5)采用坐标镗加工舵面深位转轴销孔底孔过程中,采用舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装进行定位,所述舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装包括钻孔模板底座,将所述待加工舵面放入钻孔模板底座上,在所述钻孔模板底座上设置定位销孔,所述定位销孔与上缘、底缘的销孔位置一致;所述钻孔模板底座上设置钻套,所述钻套的位置与舵面深孔位置一致。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果:本发明通过采用不锈钢毛坯下料;立铣粗加工不锈钢舵面斜面;采用三轴数控铣半精加工舵面;采用三轴数控铣精加工舵面;采用坐标镗加工舵面深位转轴销孔底孔;采用坐标镗精加工舵面上缘及底缘销孔;采用电火花精加工舵面深位转轴销孔,修整,得到不锈钢板式舵面的步骤可快速进行深孔的加工,提高加工效率,解决了现有技术中舵面加工时中颤动大、效率低,普遍存在着加工过程和加工后的变形情况的问题。
本发明利用普铣机床加工舵面斜面工装的上斜面与舵面斜面一致,并在工装上设置定位销孔及装夹螺纹孔,可实现快速装夹、找正。该工装在使用过程中可利用两个定位圆柱销进行快速定位,并通过工装的斜面将舵面斜面放平,与铣床工作台平行,实现使用普铣机床加工舵面斜面,降低加工成本。
本发明通过舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装,对加工过程中使用舵面上缘及底缘的定位销孔进行定位,该工装通过钻套的定位精度保证舵面深位转轴销孔的加工精度,可快速进行深孔的加工,提高加工效率。
附图说明
图1为本发明普铣机床加工舵面斜面工装示意图;
图2为图1中A-A示意图;
图3为本发明舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装示意图;
图4为图3的侧视图;
图5是图3中A-A向示意图;
图6是图3中仰视图;
图7是图3的右向视图;
其中,附图标记分别为:
1.普铣机床加工舵面斜面底座;2.圆柱定位销;3.钻孔模板底座;4.第一内螺纹圆柱销;5.第一钻套;6.第二内螺纹圆柱销;7.内六角凹端紧定螺钉;8.第二钻套;9.第三钻套;10.第四钻套。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明提供一种高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,所述方法包括以下步骤:
(1)不锈钢毛坯下料;
(2)立铣粗加工不锈钢舵面斜面;
(3)采用三轴数控铣半精加工舵面;
(4)采用三轴数控铣精加工舵面;
(5)采用坐标镗加工舵面深位转轴销孔底孔;
(6)采用坐标镗精加工舵面上缘及底缘定位销孔;
(7)采用电火花精加工舵面深位转轴销孔,修整,得到不锈钢板式舵面。
所述步骤(1)中不锈钢毛坯下料采用如下方式:对毛坯固溶处理;水切割机下料,按舵面外形进行下料,单边余量5-6mm。
所述水割机下料后,第一次利用划线平台及高度尺划舵面两侧凸台加工截止线;立铣加工舵面两侧沉台;坐标镗加工舵面基准块上定位销孔及深位转轴销孔的避让孔;第二次利用划线平台及高度尺划舵面两侧斜面的加工截止线。
不锈钢毛坯预处理过程中依次进行如下操作,水切割机按舵面外形进行下料,单边余量5-6mm;卧铣粗加工舵面周边,单边余量3mm;立铣加工舵面上、下两侧大面,保证厚度31mm;利用划线平台及高度尺划舵面两侧凸台加工截止线;立铣加工舵面两侧沉台;坐标镗加工舵面基准块上定位销孔及深位转轴销孔的避让孔;利用划线平台及高度尺划舵面两侧斜面的加工截止线。
所述步骤(2)中立铣粗加工不锈钢舵面斜面中,利用普铣机床加工舵面斜面工装实现不锈钢舵面斜面的加工,所述普铣机床加工舵面斜面工装为整体板式结构,工装上斜面的斜度、尺寸与舵面斜面一致;所述工装上设有圆柱定位销;所述普铣机床加工舵面斜面工装在使用过程中可利用两个定位圆柱销进行快速定位,并通过工装的斜面将舵面斜面放平,与铣床工作台平行,实现使用普铣机床加工舵面斜面。
所述步骤(2)立铣粗加工不锈钢舵面斜面后,利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,使基准平面的平面度0.02,两侧基准面平行度0.02。
所述步骤(3)中采用三轴数控铣半精加工舵面的具体操作方法为利用三轴数控铣半精加工舵面型面及周边,单边余量0.8mm,使用刀具为进口成形涂层棒铣刀,切削深度0.5mm,主轴转速为3500r/min,进给率为3000mm/min。
所述步骤(3)中采用三轴数控铣半精加工舵面后,依次进行如下操作,利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02;坐标镗加工舵面基准块上的定位销孔;利用线切割粗加工舵面上缘凹槽及底缘凸台,单边余量1mm;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,保证基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02。
所述步骤(4)采用三轴数控铣精加工舵面,采用刀具为成形涂层棒铣刀,主轴转速为5000r/min,进给率为1000mm/min,切削深度0.3mm。
所述步骤(4)采用三轴数控铣精加工舵面后,依次进行如下操作,利用五轴数控机床加工舵面上一处法向沉头孔及螺纹底孔;利用线切割精加工舵面上缘凹槽及底缘凸台;利用电火花机床加工舵根部舵面斜角方肩槽;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02;利用坐标镗加工舵面上缘及底缘定位销孔底孔。
所述步骤(5)采用坐标镗加工舵面深位转轴销孔底孔过程中,采用舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装进行定位,所述舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装包括钻孔模板底座,将所述待加工舵面放入钻孔模板底座上,在所述钻孔模板底座上设置定位销孔,所述定位销孔与上缘、底缘的销孔位置一致;所述钻孔模板底座上设置钻套,所述钻套的位置与舵面深孔位置一致。面深位转轴销孔底孔钻孔工装上的定位销孔与舵面上缘与底缘销孔位置一致,并通过该4处销孔进行定位。工装上精密钻套内孔需保证相互位置度0.01之内。在工装使用过程中,通过工装上定位销孔与舵面上的销孔连接,并通过工装上的顶丝将舵面宽度方向进行定位,最后通过加长钻头与精密钻套相配合进行加工舵面深孔。
在步骤(5)完成后,进行如下操作:进行真空热处理处,提高舵面的材料性能;线切割舵面底缘1处凹槽;利用研磨平台研磨舵面一侧基准块,保证基准块的平面度0.01 以内;以研磨一侧的基准块平面为基准,平磨另一侧的基准块,保证基准块平面度0.01 以内,两侧基准面平行度0.01以内。
所述步骤(6)采用坐标镗精加工舵面上缘及底缘2-φ6H7、4-φ8.8H7定位销孔及底缘2处M3螺纹底孔。
所述普铣机床加工舵面斜面工装包括,普铣机床加工舵面斜面底座1,底面为一平面,上端面与舵面斜面保持一致:
所述圆柱定位销2设置在舵面斜面底座1上,为舵面与底座连接的定位销,使舵面斜面与机床主轴方向保持垂直:所述圆柱定位销的尺寸为8×50mm。
所述舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装包括钻孔模板底座3底面与上端面均为平面,底座中间部分为凹槽结构,使舵面可放入底座内;
所述第一内螺纹圆柱销4(尺寸为6×35mm)与第二内螺纹圆柱销6(8.8×20mm)为将舵面与底座进行定位连接,使舵面中平面保持水平:
所述内六角山端紧定螺7(M6×6)为使舵面上缘与底座凹槽上缘贴紧,确保加工深孔时展向基准为舵面上缘。
所述第一钻套5、第二钻套8.第三钻套9及第四钻套10设置在钻孔模板底座3上;所述第一钻套5、第二钻套8.第三钻套9及第四钻套10为钻孔时的定位导向套,保证深孔钻孔过程中钻头不发生偏斜,确保深孔的位置精度满足要求。
实施例1
本发明提供一种高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,所述方法包括以下步骤进行锻造不锈钢毛坯及固溶处理;水切割机按舵面外形进行下料,单边余量5mm;卧铣粗加工舵面周边,单边余量3mm;立铣加工舵面上、下两侧大面,保证厚度31mm;利用划线平台及高度尺划舵面两侧凸台加工截止线;立铣加工舵面两侧沉台;坐标镗加工舵面工艺基准块上定位销孔及深位转轴销孔的避让孔;利用划线平台及高度尺划舵面两侧斜面的加工截止线。
利用普通立铣粗加工舵面两侧斜面,采用普铣机床加工舵面斜面工装,工装为整体板式结构,工装上斜面与舵面斜面一致,并在工装上设计两处圆柱定位销,可实现快速装夹、找正。舵面斜面单边余量1.5mm,采用方肩铣刀(D60PR0.8),切削深度1mm;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,保证基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02。
利用三轴数控铣半精加工舵面型面及周边,单边余量0.8mm,使用刀具为进口成形涂层棒铣刀(D10PR2),切削深度0.5mm,主轴转速为3500r/min,进给率为3000mm/min;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,保证基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02;坐标镗加工舵面工艺基准块上的定位销孔;利用线切割粗加工舵面上缘凹槽及底缘凸台,单边余量1mm;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,保证基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02。
利用三轴数控铣精加工舵面型面及周边,采用刀具为成形涂层棒铣刀(D6Q),主轴转速为5000r/min,进给率为1000mm/min,切削深度0.3mm;利用五轴数控机床加工舵面上一处法向沉头孔及螺纹底孔;利用线切割精加工舵面上缘凹槽及底缘凸台;利用电火花机床加工舵根部舵面斜角方肩槽;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,保证基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02;利用坐标镗加工舵面上缘及底缘2-φ6H7、4-φ8.8H7 底孔。
利用坐标镗加工舵面深位转轴销孔底孔,利用舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装,可保证深位转轴销孔的位置精度控制在±0.05以内。
进行真空热处理处,提高舵面的材料性能;线切割舵面底缘1处凹槽;利用研磨平台研磨舵面一侧工艺基准块,保证4处工艺基准块的平面度0.01以内;以研磨一侧的基准块平面为基准,平磨另一侧的工艺基准块,保证基准块平面度0.01以内,两侧基准面平行度0.01以内;利用坐标镗精加工舵面上缘及底缘2-φ6H7、4-φ8.8H7;利用带有插补功能及在线检测功能的电火花加工舵面上缘及底缘3处1处深位转轴销孔;利用线切割去除舵面周边工艺基准块;钳修接刀、圆角等位置,并进行攻丝;激光刻产品编号;荧光检测并终检舵面所有尺寸,入库。
本发明提高了高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工效率及加工稳定性,单件产品可提高效率20%;普铣机床加工舵面斜面工装可实现普通铣床加工舵面斜面,降低了加工成本,提高加工效率15%,适应大批量生产;舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装可提高深孔加工精度,深孔底孔的位置精度可控制在±0.05mm以内,成本较低,质量稳定性高。
另一方面,本发明利用带有插补功能及在线检测功能的电火花机床加工深位转轴销孔可提高深孔精度,深孔底孔的孔径精度可控制在0.01mm以内,位置精度可控制在±0.01mm 以内,提升产品一致性;高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方案能够幅度提高加工效率,保证产品质量。
Claims (10)
1.一种高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
(1)不锈钢毛坯下料;
(2)立铣粗加工不锈钢舵面斜面;
(3)采用三轴数控铣半精加工舵面;
(4)采用三轴数控铣精加工舵面;
(5)采用坐标镗加工舵面深位转轴销孔底孔;
(6)采用坐标镗精加工舵面上缘及底缘定位销孔;
(7)采用电火花精加工舵面深位转轴销孔,修整,得到不锈钢板式舵面。
2.根据权利要求1所述的高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述步骤(1)中不锈钢毛坯下料采用如下方式:对毛坯固溶处理;水切割机下料,按舵面外形进行下料,单边余量5-6mm。
3.根据权利要求2所述的高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述水割机下料后,第一次利用划线平台及高度尺划舵面两侧凸台加工截止线;立铣加工舵面两侧沉台;坐标镗加工舵面基准块上定位销孔及深位转轴销孔的避让孔;第二次利用划线平台及高度尺划舵面两侧斜面的加工截止线。
4.根据权利要求1所述的高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述步骤(2)中立铣粗加工不锈钢舵面斜面中,利用普铣机床加工舵面斜面工装实现不锈钢舵面斜面的加工,所述普铣机床加工舵面斜面工装为整体板式结构,工装上斜面的斜度、尺寸与舵面斜面一致;所述工装上设有圆柱定位销;所述普铣机床加工舵面斜面工装在使用过程中可利用两个定位圆柱销进行快速定位,并通过工装的斜面将舵面斜面放平,与铣床工作台平行,实现使用普铣机床加工舵面斜面。
5.根据权利要求1所述的高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述步骤(2)立铣粗加工不锈钢舵面斜面后,利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,使基准平面的平面度0.02,两侧基准面平行度0.02。
6.根据权利要求1所述的高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述步骤(3)中采用三轴数控铣半精加工舵面的具体操作方法为利用三轴数控铣半精加工舵面型面及周边,单边余量0.8mm,使用刀具为进口成形涂层棒铣刀,切削深度0.5mm,主轴转速为3500r/min,进给率为3000mm/min。
7.根据权利要求6所述的高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述步骤(3)中采用三轴数控铣半精加工舵面后,依次进行如下操作,利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02;坐标镗加工舵面基准块上的两处销孔;利用线切割粗加工舵面上缘凹槽及底缘凸台,单边余量1mm;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,保证基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02。
8.根据权利要求1所述的高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述步骤(4)采用三轴数控铣精加工舵面,采用刀具为成形涂层棒铣刀,主轴转速为5000r/min,进给率为1000mm/min,切削深度0.3mm。
9.根据权利要求8所述的高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述步骤(4)采用三轴数控铣精加工舵面后,依次进行如下操作,利用五轴数控机床加工舵面上一处法向沉头孔及螺纹底孔;利用线切割精加工舵面上缘凹槽及底缘凸台;利用电火花机床加工舵根部舵面斜角方肩槽;利用精密平磨加工舵面两侧基准平面,基准平面平面度0.02,两侧基准面平行度0.02;利用坐标镗加工舵面上缘及底缘与底孔;利用坐标镗加工舵面上缘及底缘定位销孔底孔。
10.根据权利要求9所述的高硬度薄壁不锈钢板式舵面加工方法,其特征在于,所述步骤(5)采用坐标镗加工舵面深位转轴销孔底孔过程中,采用舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装进行定位,所述舵面深位转轴销孔底孔钻孔工装包括钻孔模板底座,将所述待加工舵面放入钻孔模板底座上,在所述钻孔模板底座上设置定位销孔,所述定位销孔与上缘、底缘的销孔位置一致;所述钻孔模板底座上设置钻套,所述钻套的位置与舵面深孔位置一致。
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