CN101780557A - 一种薄壁零件型腔的数控铣削加工方法 - Google Patents

一种薄壁零件型腔的数控铣削加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于数控加工技术，涉及对薄壁零件型腔的数控铣削加工方法的改进，包括装夹薄壁零件、选取机夹刀和立铣刀并测量直径值、选取编程原点和切削参数、确定机夹刀的刀位、测量立铣刀和机夹刀的长度差、镶刀片机夹数控铣刀粗加工、高速钢立铣刀精加工等步骤，其特征在于，所述切削参数值为：机夹刀的切削深度为0.5mm±0.1mm，立铣刀的切削深度等于薄壁零件型腔的深度；机夹刀的切削速度为1500-2500转/分钟，立铣刀的切削速度为400-600转/分钟；机夹刀的进给量为700-1200mm/分钟，立铣刀的进给量为300-500mm/分钟。本数控铣削加工方法工作效率高，能保证薄壁零件的加工尺寸精度，获得较低的表面粗糙度，消除零件尺寸变形，提高产品质量。

Description

一种薄壁零件型腔的数控铣削加工方法
技术领域
本发明属于数控加工技术，涉及对薄壁零件型腔数控铣削加工工艺方法的改进。
背景技术
薄壁零件特殊型腔的加工工艺方法，起初采用普通铣床、高速钢铣刀对其加工，加工过程为锻件-粗车-热处理-半精车-磨外圆-车螺纹-铣端槽-铣型腔...，考虑到薄壁零件孔定位，铣型腔工序只能安排在磨外圆精加工之后进行，由于是薄壁零件，最小壁厚为3.5mm，型腔加工深度为0.75mm～0.85mm，型腔深度越小，加工过程中型腔让刀量越大，因切削抗力产生的变形越小，当加工深度为0.75mm时，外圆尺寸变形量为0.05mm，型腔让刀量0.25mm，当加工深度为0.85mm时，外圆尺寸变形量为0.08mm，型腔让刀量为0.15mm，造成外圆等配合面尺寸超差或报废，加工出的零件尺寸一致性差，粗糙度不易保证。随后采用线切割特种加工，加工出的零件尺寸一致性、表面质量得到保证，但是其它配合面因变形超差或报废，为避免其它配合面的变形，减小了钼丝的进给量，相应的工作效率大大降低。
发明内容
本发明的目的是：提出一种数控铣削薄壁零件型腔加工工艺方法，工作效率高，能保证薄壁零件的加工尺寸精度，获得较低的表面粗糙度，消除零件尺寸变形，使其它配合尺寸得到保证。
本发明的技术方案是：一种薄壁零件型腔的数控铣削加工方法，包括装夹薄壁零件、选取机夹刀和立铣刀并测量直径值、选取编程原点和切削参数、确定机夹刀的刀位、测量立铣刀和机夹刀的长度差、调用机夹刀数控程序进行粗加工，调用立铣刀数控程序进行精加工等步骤，其特征在于，所述切削参数值为：机夹刀的切削深度为0.5mm±0.1mm，立铣刀的切削深度等于薄壁零件型腔的深度；机夹刀的切削速度为1500-2500转/分钟，立铣刀的切削速度为400-600转/分钟；机夹刀的进给量为700-1200mm/分钟，立铣刀的进给量为300-500mm/分钟。
本发明的工作原理是：针对薄壁零件的结构特点，利用先进的数控铣削加工技术，采用两把刀加工，合理选取刀具直径和切削用量，用带涂层的数控机夹铣刀进行粗加工，提高切削用量，实现高效分层铣削；用高速钢棒铣刀进行精加工，降低薄壁零件粗糙度，提高表面加工质量。
本发明的优点是：本数控铣削型腔加工工艺采用小切削深度保证了零件尺寸的稳定性，能控制薄壁零件的变形，提高产品质量，高切削速度和大进给提高了零件加工效率，试验证明，通过采用数控铣削型腔加工工艺，薄壁零件的加工效率提高了8～9倍。
附图说明
图1是薄壁零件结构剖视图；
图2是薄壁零件结构俯视图，其中1为型腔面，2为凹圆弧面，3为凸圆弧面。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
实施例1
参见图1，该薄壁零件材料为40CrNiMoA，薄壁件外圆柱直径为156mm，长170mm，粗糙度Ra＝1.6μm，内孔半径为55mm，母线为圆弧的曲面部分相切而成，最小壁厚为3.5mm，待加工的两处型腔为薄壁件内孔上对称的槽，型腔半径为55.75mm，型腔与薄壁件内孔之间以直径为32mm的凹圆弧、直径为10mm的凸圆弧相切连接，共4处，凹圆弧与凸圆弧之间也为相切连接，型腔长160mm，粗糙度Ra＝3.2μm。采用XK716强力数控铣床加工，以薄壁件外圆柱定位装夹薄壁件，由于薄壁零件型腔的最小凹槽的圆弧直径为32mm，因此采用直径为32mm的镶刀片机夹刀及直径为32mm的高速钢立铣刀。以薄壁零件上端面回转中心为编程原点，用机夹刀的外侧面对刀，确定机夹刀相对于程序原点的刀位，测量立铣刀和机夹刀的长度差，输入数控加工程序，采用立式进刀进行加工，首先用直径为32mm的镶刀片机夹数控铣刀粗加工，每次切削深度0.4mm，切削速度1500rpm，进给量700mm/min，粗加工留量0.02mm，然后用直径为32mm的高速钢立铣刀进行精加工，切削深度为160mm，切削速度400rpm，进给量300mm/min。精加工完毕后进行检测，计量结果表明，加工型腔尺寸稳定，满足型腔全长160mm范围内半径为55.75mm，公差为0.1mm的要求，表面粗糙度Ra＝3.2μm达到图纸要求，其它不加工的配合尺寸无变形现象发生。
实施例2
参见图1，该薄壁零件材料为40CrNiMoA，薄壁件外圆柱直径为156mm，长170mm，粗糙度Ra＝1.6μm，内孔半径为55mm，母线为圆弧的曲面部分相切而成，最小壁厚为3.5mm，待加工的两处型腔为薄壁件内孔上对称的槽，型腔半径为55.75mm，型腔与薄壁件内孔之间以直径为32mm的凹圆弧、直径为10mm的凸圆弧相切连接，共4处，凹圆弧与凸圆弧之间也为相切连接，型腔长160mm，粗糙度Ra＝3.2μm。采用XK716强力数控铣床加工，以薄壁件外圆柱定位装夹薄壁件，由于薄壁零件型腔的最小凹槽的圆弧直径为32mm，因此采用直径为32mm的镶刀片机夹刀及直径为32mm的高速钢立铣刀。以薄壁零件上端面回转中心为编程原点，用机夹刀的外侧面对刀，确定机夹刀相对于程序原点的刀位，测量立铣刀和机夹刀的长度差，输入数控加工程序，采用立式进刀进行加工，首先用直径为32mm的镶刀片机夹数控铣刀粗加工，每次切削深度0.5mm，切削速度2000rpm，进给量950mm/min，粗加工留量0.02mm。然后用直径为32mm的高速钢立铣刀进行精加工，切削深度为160mm，切削速度500rpm，进给量400mm/min，精加工完毕后进行检测，计量结果表明，加工型腔尺寸稳定，满足型腔全长160mm范围内半径为55.75mm，公差为0.1mm的要求，表面粗糙度Ra＝3.2μm达到图纸要求，其它不加工的配合尺寸无变形现象发生。
实施例3
参见图1，该薄壁零件材料为40CrNiMoA，薄壁件外圆柱直径为156mm，长170mm，粗糙度Ra＝1.6μm，内孔半径为55mm，母线为圆弧的曲面部分相切而成，最小壁厚为3.5mm，待加工的两处型腔为薄壁件内孔上对称的槽，型腔半径为55.75mm，型腔与薄壁件内孔之间以直径为32mm的凹圆弧、直径为10mm的凸圆弧相切连接，共4处，凹圆弧与凸圆弧之间也为相切连接，型腔长160mm，粗糙度Ra＝3.2μm。采用XK716强力数控铣床加工，以薄壁件外圆柱定位装夹薄壁件，由于薄壁零件型腔的最小凹槽的圆弧直径为32mm，因此采用直径为32mm的镶刀片机夹刀及直径为32mm的高速钢立铣刀。以薄壁零件上端面回转中心为编程原点，用机夹刀的外侧面对刀，确定机夹刀相对于程序原点的刀位，测量立铣刀和机夹刀的长度差，输入数控加工程序，采用立式进刀进行加工，首先用直径为32mm的镶刀片机夹数控铣刀粗加工，每次切削深度0.6mm，切削速度2500rpm，进给量1200mm/min，粗加工留量0.02mm，然后用直径为32mm的高速钢立铣刀进行精加工，切削深度为160mm，切削速度600rpm，进给量500mm/min；精加工完毕后进行检测，计量结果表明，加工型腔尺寸稳定，满足型腔全长160mm范围内半径为55.75mm，公差为0.1mm的要求，表面粗糙度Ra＝3.2μm达到图纸要求，其它不加工的配合尺寸无变形现象发生。
实施例4
另一种薄壁零件，内孔半径为68mm，最小壁厚为3.2mm，薄壁件外圆柱直径为172mm，公差为0.02mm，粗糙度Ra＝1.6μm，材料为15CrMnMoVA。待加工的两处型腔相对于薄壁件内孔对称，型腔半径为68.75mm，公差为0.1mm，长180mm，型腔与薄壁件内孔之间以直径为36mm的凹圆弧、直径为15mm的凸圆弧相切连接，凹圆弧与凸圆弧之间也为相切连接，型腔粗糙度Ra＝3.2μm。采用XK716强力数控铣床加工，以薄壁件外圆柱定位装夹薄壁件，由于薄壁零件型腔的最小凹槽的圆弧直径为36mm，因此采用直径为36mm的镶刀片机夹刀及直径为36mm的高速钢立铣刀。以薄壁零件上端面回转中心为编程原点，用机夹刀的外侧面对刀，确定机夹刀相对于程序原点的刀位，测量立铣刀和机夹刀的长度差，输入数控加工程序，采用立式进刀进行加工，首先用直径为36mm的镶刀片机夹数控铣刀粗加工，每次切削深度0.5mm，切削速度2000rpm，进给量950mm/min，粗加工留量0.02mm，然后用直径为36mm的高速钢立铣刀进行精加工，切削深度为180mm，切削速度500rpm，进给量400mm/min；精加工完毕后进行检测，计量结果表明，加工型腔尺寸稳定，满足型腔全长180mm范围内半径为68.75mm，公差为0.1mm要求，表面粗糙度Ra＝3.2μm，达到图纸要求，其它不加工的配合尺寸无变形现象发生。

Claims (2)

1.一种薄壁零件型腔的数控铣削加工方法，包括装夹薄壁零件、选取机夹刀和立铣刀并测量直径值、选取编程原点和切削参数、确定机夹刀的刀位、测量立铣刀和机夹刀的长度差、调用机夹刀数控程序进行粗加工，调用立铣刀数控程序进行精加工等步骤，其特征在于，所述切削参数值为：机夹刀的切削深度为0.5mm±0.1mm，立铣刀的切削深度等于薄壁零件型腔的深度；机夹刀的切削速度为1500-2500转/分钟，立铣刀的切削速度为400-600转/分钟；机夹刀的进给量为700-1200mm/分钟，立铣刀的进给量为300-500mm/分钟。
2.按照权利要求1所述的薄壁零件型腔的数控铣削加工方法，其特征在于，机夹刀和立铣刀的直径等于或者略小于薄壁零件型腔的最小凹圆弧直径。
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