CN101602122A - 一种薄壁零件精密数控铣削加工方法 - Google Patents

一种薄壁零件精密数控铣削加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种薄壁零件精密数控铣削加工方法，提供一种减小薄壁零件铣削加工变形，提高加工精度和表面质量的加工方法。薄壁零件立铣精加工最后一刀时，侧壁和腹板的加工余量较常规工艺偏大，侧壁和腹板的加工余量分别为2－5毫米；侧壁加工时，轴向切深ap为0.2－0.8毫米，径向切宽为60％－80％的刀具直径；腹板加工时，轴向切深ap为2－5毫米，径向切宽ae为10％－20％的刀具直径。本发明的加工方法在保证加工效率的同时，通过有效地减缓工件自身刚度的降低以及控制薄壁方向的切削力，从而有效地减小和控制了薄壁零件的加工变形，保证了零件的加工精度和表面质量。

Description

一种薄壁零件精密数控铣削加工方法
技术领域
本发明涉及一种零件加工方法，更具体的说，是涉及薄壁零件精密数控铣削加工方法。
背景技术
现代航空、航天、兵器等国防工业领域的许多重要零件为薄壁结构，并且具有结构复杂零件精度要求高的特点。虽然，目前先进的数控加工设备可以达到很高的刚度和精确的运动控制，但是，由于薄壁结构零件刚度差，在加工过程中极易发生加工变形和切削振动，导致加工误差，从而难以保证零件的加工精度和表面质量，严重情况下造成零件报废。因而，在保证加工效率的同时，如何采用有效措施控制或减少薄壁零件的加工变形，保证加工质量是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种减小薄壁零件铣削加工变形，提高加工精度和表面质量的加工方法。
本发明通过下述技术方案实现：
一种薄壁零件精密数控铣削加工方法，其特征在于，采用顺铣的加工方式，薄壁零件立铣精加工最后一刀时，侧壁和腹板的加工余量分别为2-5毫米；侧壁加工时，轴向切深ap为0.2-0.8毫米，径向切宽为60％-80％的刀具直径；腹板加工时，轴向切深ap为2-5毫米，径向切宽ae为10％-20％的刀具直径。
薄壁腹板的加工螺旋角为30°、刀具刃数为2刃或3刃、主偏角为70°-90°、刀具直径为φ4-φ12mm；薄筋侧壁的加工螺旋角为45°-55°、刀具刃数为2刃或3刃、刀具直径为φ1-φ12mm。
本发明具有下述技术效果：
本发明的加工方法在切削参数、刀具几何参数等方面进行了改进，薄壁零件立铣精加工最后一刀时，侧壁和腹板的加工余量较常规工艺偏大，以避免薄壁零件的刚度太低。侧壁加工时为减小侧壁变形，切削用量采用小的轴向切深ap和大径向切宽ae，以减小径向切削力。腹板加工时为减小腹板变形，切削用量采用相对大的轴向切深ap和小的径向切宽ae，以减小轴向切削力。通过上述切削参数与刀具几何参数的结合，在保证加工效率的同时，通过有效地减缓工件自身刚度的降低以及控制薄壁方向的切削力，从而有效地减小和控制了薄壁零件的加工变形，保证了零件的加工精度和表面质量。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。
一种薄壁零件精密数控铣削加工方法，采用顺铣的加工方式，薄壁零件立铣精加工最后一刀时，侧壁和腹板(即铣削加工中的水平面)在的加工余量较常规工艺偏大，侧壁和腹板的加工余量分别为2-5毫米。侧壁加工时为减小侧壁变形，切削用量采用小的轴向切深ap，一般为0.2-0.8毫米，被加工零件材料硬度高时取小值；采用大的径向切宽ae，一般为60％-80％的刀具直径，以减小径向切削力。腹板加工时为减小腹板变形，切削用量采用相对大的轴向切深ap，一般为2-5毫米，被加工零件材料硬度高时取小值；采用小的径向切宽ae，一般为10％-20％的刀具直径，以减小轴向切削力。
薄壁腹板的加工螺旋角为30°、刀具刃数为2刃或3刃、主偏角为70°-90°、刀具直径为φ4-φ12mm；薄筋侧壁的加工螺旋角为45°-55°、刀具刃数为2刃或3刃、刀具直径为φ1-φ12mm。
以下以加工长为180mm，宽为150mm，高为40mm，加工后四个侧面和底面的壁厚均为2.5mm的“盒体”薄壁零件为实施例对本发明进行详细说明。
工件毛坯为2A12铝合金板材，零件毛坯外形铣削六面后，采用高速铣削加工内部腔体，先粗铣腔体，再精铣达到图纸尺寸要求。常规的精铣腔体切削工艺参数为：刀具选用直径Ф8的整体硬质合金4刃立铣刀，螺旋角为45°，腔体侧壁和底面精加工余量为0.5mm，进给速度f＝2.5m/min，n＝8000r/min，精铣侧壁时，采用轴向切深ap为3-5mm，径向切宽ae为0.3-1mm，而精铣底面时，采用轴向切深ap为0.3-0.5mm，径向切宽ae为5-6mm，从里向外环切。采用上述精铣工艺，成品工件侧壁和底面的最大加工变形分别为0.052mm和0.154mm，表面粗糙度约1.6um。
而通过本发明改进后的精铣腔体切削工艺参数为：采用顺铣的加工方式，腔体侧壁和底面(即腹板)精加工余量分别为5mm，进给速度f＝2.5m/min，n＝8000r/min，精铣侧壁时，刀具选用直径Ф8的整体硬质合金2刃立铣刀，螺旋角为45°，采用轴向切深ap＝0.5mm，径向切宽ae＝5mm；而精铣内腔底面时，刀具选用直径Ф8的整体硬质合金2刃立铣刀，螺旋角为30°，主偏角为90°，采用轴向切深ap＝5mm，径向切宽ae＝1mm，其它切削条件同前面所述的常规工艺。改进后的精铣工艺由于在加工过程中工件壁厚相对较厚(指未加工部位壁厚)，工件刚性相对较好，而此时选用的切削参数使工件在薄壁方向的切削力相对小，因而减小工件薄壁方向的加工变形和振动。采用改进后的工艺加工的成品工件侧壁和底面的最大加工变形分别为0.031mm和0.083mm，表面粗糙度约0.8um，表面质量也显著提高。可见改进后的薄壁零件精铣工艺对提高薄壁零件加工精度和表面质量的有效性。
尽管参照实施例对所公开的涉及一种薄壁零件精密数控铣削加工方法进行了特别描述，以上描述的实施例是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所有的变化和修改都在本发明的范围之内。

Claims (2)

1.一种薄壁零件精密数控铣削加工方法，其特征在于，采用顺铣的加工方式，薄壁零件立铣精加工最后一刀时，侧壁和腹板的加工余量分别为2-5毫米；侧壁加工时，轴向切深ap为0.2-0.8毫米，径向切宽为60％-80％的刀具直径；腹板加工时，轴向切深ap为2-5毫米，径向切宽ae为10％-20％的刀具直径。
2.根据权利要求1所述的薄壁零件精密数控铣削加工方法，其特征在于，薄壁腹板的加工螺旋角为30°、刀具刃数为2刃或3刃、主偏角为70°-90°、刀具直径为φ4-φ12mm；薄筋侧壁的加工螺旋角为45°-55°、刀具刃数为2刃或3刃、刀具直径为φ1-φ12mm。
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