对带转角的槽腔结构零件进行高效去除余量的数控加工方法技术

本发明专利技术提供一种在数控加工中对典型深槽腔、相对小转角结构零件的高效加工方法。该方法提供了在对零件毛料进行粗加工去料时，对刀具规格的选择策略以及进行数控加工的方法，首先选用直径为４ｒ～１６ｒ的刀具对槽腔进行侧铣去料加工，再选用的直径为２ｒ～３ｒ的刀具对槽腔的转角进行多次插铣去料。本发明专利技术的加工方法进行粗加工，大大提高了加工效率，留给精加工的铣切余量基本均匀，避免了转角余量过大造成的影响精加工加工质量的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数控加工
，特别是关于航空器零件中槽腔结 构的高效数控铣削。
技术介绍
目前航空类零件的材料利用率只有3 4 %，粗加工材料去除量 一般在7 0 8 0 %。理想的粗加工状态是以高效加工为策略，在实 现高效率加工的同时尽可能的增加材料去除量，确保零件余量的均 匀，保证精加工的顺利进行。从提高加工效率来考虑，应尽可能采用 大直径刀具进行零件槽腔结构内侧壁的铣削。而实际加工中，尤其是 在进行深槽腔、小转角加工等具有类似结构的零件加工时，在使用了 大直径刀具进行粗加工铣削后，在转角部位存在较大余量，影响精加 工的顺利进行。为避免上述情况，通常只能使用半径尺寸等于或稍大 于转角的刀具进行槽腔的粗加工，此时刀具的长径比远大于一般的加 工状态，刀具刚性急剧降低，严重影响零件粗加工的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在数控加工中对典型深槽腔、相对小 转角结构零件的高效加工方法。该方法提供了对刀具规格的选择策略 以及进行数控加工的方法。对于该方法实施的第一步分析产品结构特征，对于槽腔深度较3大、相对转角较小的结构，考虑采用此方法。，零件槽腔转角半径为r，其特征在于在对零件毛料进行粗加工去料时， 首先选用直径为4r 16r的刀具对槽腔进行侧铣去料加工，再选用的 直径为2r 3r的刀具对槽腔的转角进行插铣去料。选定的大直径刀具进行粗加工槽腔，采用传统的加工方式，即刀 具以径向进给、侧刃切削加工为主的切削方式；再用已选定的小直径 刀具采用连续插铣的加工方式进行转角加工，即刀具只沿主轴方向做 进给运动，以底刃切削为主的加工方式，转角连续插铣多次。连续插 铣的刀间距最好为小直径刀具的半径。通过上述方法进行粗加工后，留给精加工的铣切余量基本均勾， 避免了转角余量过大造成的影响精加工加工质量的问题。由于槽腔加 工采用了大直径刀具，大大提高了加工效率；在转角插铣加工时，由 于刀具沿轴向进给，以底刃切削的加工方式进行加工，加工效率也大 大提高。本专利技术克服了复杂结构件深槽腔加工、转角加工等难题，在提高 大型零件加工效率方面具有明显效果。以下结合实施例附图对该申请 作进一步详细描述。 附图说明图1零件转角加工刀具位置示意图图2零件侧铣去料加工示意图图3零件插铣起刀位置4零件插铣第l、 2起刀位置图 图5零件插铣第3、 4起刀位置图 图6零件插铣第5起刀位置图 图7零件粗加工后转角状态图图中编号说明1--零件本体、2—插铣刀具、3—铣削刀具、4— 第一直边、5—第二直边、6、材料余量 具体实施方法经过对众多产品的结构特征进行分析，本专利技术的加工方法对以下两种零件结构具有典型应用效果。第一种典型深槽腔结构相对转角尺寸，槽腔深度大。该结构按照传统加工方式进行选刀加工时，刀具长径比达到甚至超过3 4，远 远大于一般加工状态，此时刀具刚性急剧下降导致加工效率大大降 低。采用本专利技术的加工方法后，用大直径刀具(刀具半径为4倍转角 半径)对槽腔进行铣削，可以大大减小刀具长径比，实现高效快速切 削；采用小直径刀具进行转角插铣，插铣的走刀方式可以有效避免颤 刀，不但提高了加工效率而且改善了加工质量。第二种相对小转角结构相对槽腔面积，转角尺寸较小。该结构 特点是相对转角尺寸槽腔深度不大，虽然按传统加工方式选刀，刀 具长径比不大，刀具刚性良好，但槽腔区域大，导致用小直径刀具加 工槽腔效率低下。对于大面积槽腔，而采用大直径刀具进行铣削则可 以大大提高加工效率。本专利技术在实施中，需要对产品结构特征及转角半径进行分析。一般以转角半径的4倍为粗加工槽腔所使用的铣削刀具的半径，加工转 角的插铣刀具的半径和产品的转角半径相等。具体刀具规格的选用， 可根据刀具标准规格系列作适当调整，以满足实际需求为原则。本专利技术在实施中，对其中使用的插铣刀具的种类有一定的要求 原则上最好使用专用插铣刀具，普通刀具也可以进行插铣。对普通刀 具球头刀、底角较大的刀具一般不适合进行插铣加工；当采用机夹 式刀具进行插铣加工时，每次径向吃刀量必须小于刀片允许的进刀 量，首次切入实体材料时必须先加工该刀具规定的安全初始孔(具体数值由刀具制造商提供， 一般大于刀具直径的70%)。在对刀具的选择确认以后，需要首先实施以半径最好为4倍槽腔 转角半径的刀具对槽腔进行余量去除铣削。该过程一般采用传统的加 工方式进行，即刀具以径向进给、侧刃切削加工为主的切削方式。程 编加工策略以材料去除率的最大化为原则。完成槽腔的粗加工余量铣削后，需要使用小直径刀具对转角部位 存在的余量进行插铣去除。插铣加工中刀具沿主轴方向做进给运动，以底刃参与切削。插铣 加工方式改变了传统加工中刀具的受力模式刀具只进行轴向进给， 产生轴向切削力，不会对刀具的稳定性造成影响，加工状态更加平稳， 并且随着刀具长径比的加大变的尤为明显。由于在插铣之前已经进行 了余量的去除，而在插铣过程中一般每次插铣的材料余量不超过刀具直径的1/3到1/2，所以插铣过程中排削顺畅。如附图1所示实施例中所示的待加工的零件本体1是一种带转角的槽腔零件，零件1的槽腔转角半径为r，选择铣削刀具3的直径 为D，选择插铣刀具2的直径为d，插铣位置的间距为L;插铣后的 残留高度为Ah。上述L、 D、 r、 d的关系如下L=d， d=2r， D=4d。按附图1所示刀具位置及间距，分别利用大直径刀具进行槽腔铣 削，利用小直径刀具对转角进行5次插铣完成槽腔和转角的去料加 工。经过计算可以得出利用插铣刀具2对转角进行5次插铣后的残 留高度Ah为0.067倍的插铣刀具的直径，即Ah-0.067d。相比数控 加工中粗加工给精加工留有的余量(一般2 5mm)，该残留对精加工 的影响完全可以忽略不计。加工时，首先利用铣削刀具3进行槽腔的材料余量6进行铣削， 完成槽腔的材料去除，如图2所示；然后利用插铣刀具2对转角的材 料余量6进行5次插铣，完成转角的余量去除，如图3所示。插铣时 最好按照从外到内，从两侧到中间的顺序进行，即附图4到附图6的 顺序，插铣的起刀位置分别是刀具中心与第一直边4的距离为3r， 与第二直边5的距离为r、刀具中心与第一直边4的距离为r,与第 二直边5的距离为3r的位置分别进行第1次和第2次插铣，如图4 所示；然后进行刀具中心与第一直边4的距离为2r,与第二直边5 的距离为r、刀具中心与第一直边4的距离为r，与第二直边5的距 离为2r的位置进行第3次和第4次插铣，如图5所示；最后进行刀 具中心距离两直边均为r的位置进行第5次插铣，如图6所示。附图7为加工完成后零件转角的最终状态。本专利技术由于首先采用大直径刀具进行槽腔铣削然后使用小直径刀具进行转角插铣的细化加工策略，避免了传统加工方式中的一把刀 具不能同时兼顾提高效率和保证稳定切削进行的矛盾，所以在槽腔加 工的效率上获得了大大的提高。由于插铣加工刀具只进行轴向进给，比传统的加工方式提供了一 种更优的高稳定性的切削条件，因此插铣加工中的振动、让刀等现象 大大降低，零件表面质量明显提高。通过试验及分析，在这种切削条 件下，材料去除率和加工效率大大提高，解决了长期以来困扰数控转 角加工的技术和质量难题。需要指出的是，本专利技术的最优加工方法是指利用直径为8r的刀 具对槽腔进行恻铣去料加工，再选用的直径为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对带转角的槽腔结构零件进行高效去除余量的数控加工方法，零件槽腔转角半径为ｒ，其特征在于在对零件毛料进行粗加工去料时，首先选用直径为４ｒ～１６ｒ的刀具对槽腔进行侧铣去料加工，再选用的直径为２ｒ～３ｒ的刀具对槽腔的转角进行插铣去料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周文东，郑小伟，王中胜，王俊斌，黄彬，
申请(专利权)人：西安飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]