CN103286525B - 一种模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法 - Google Patents

Abstract

一种模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法，其特征在于：所述模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法满足下述要求：首先，应用振动光饰技术以便对被加工零件进行去毛刺和抛修处理；其次，使用螺纹铣削加工方法加工螺纹加工；之后，使用配置有刀具库的加工中心进行数控加工。相对于现有技术采用的加工方法而言，本发明的技术效果说明如下：零件周转次数减少33.33％；单台被加工零件提高效率46.17％；降低刀具消耗27.85％；变形量减少31.49％。

Description

一种模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法

技术领域

本发明涉及机械制造领域，以航空发动机机匣零件为载体，特别提供了一种适用于所有毛料为模锻件的大型薄壁对开机匣的数控加工方法。

背景技术

随着航空发动机技术领域的不断深入研究，对开机匣因自身的优势而被大量采用。但在发动机对整体性能要求不断提高的同时，对开机匣零件的技术要求也随着越来越苛刻，数控加工的难度也随之增加。

在对开机匣零件的直径逐渐增大、壁厚逐渐变薄、内外型面复杂度逐渐增加的情况下，在航空产品对质量和效率兼得的迫切追求下，以往的加工方法已经相形见绌，迫切需要探索一种高效、稳定的加工方法。传统加工方法的工序表参见表1。

表1传统加工方法的工序表

人们迫切希望获得一种技术效果良好的模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法。

发明内容

本发明目的是提供一种技术效果良好的模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法。缩短大型薄壁对开机匣加工周期，降低生产成本，减少数控机床占用率。

本发明提供了一种模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法，如图4、图5所示；其特征在于：所述模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法满足下述要求：首先，应用振动光饰技术以便对被加工零件进行去毛刺和抛修处理；其次，使用螺纹铣削加工方法加工传统只能手动攻丝的螺纹加工；之后，使用配置有刀具库的加工中心进行数控加工。利用加工中心刀具库的强大优势，实现一个工序一键加工，即工人加工前将加工所需刀具在刀库中准各齐全，然后启动按钮，程序结束后，零件即加工合格。

所述模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法中，在使用配置有刀具库的加工中心进行数控加工时使用切向偏置的正交车铣加工方法和对称铣削加工方法；其中：

①切向偏置的正交车铣加工方法满足下述要求：加工时刀具与加工表面相切，但是刀具轴线不通过工件中心的旋转轴线；所述切向偏置正交车铣加工方法中，在作工艺设计时根据下述由式(1)、式(2)共同构成的数学模型能够计算得到刀具轴线前端的中心点C点的运动轨迹：

$\mathrm{\α}=\arctan \frac{2X}{\mathrm{\Φ}1}---\left(1\right)$

$\mathrm{\Φ}2=\frac{\mathrm{\Φ}1}{\cos \mathrm{\α}}---\left(2\right)$

式中：X为刀具轴线与工件轴线之间的距离亦即偏置量，α为刀具轴线前端的中心点C点与工件轴线之间的连线和刀具轴线之间的夹角，Ф1为被加工件的加工面L1的直径，Φ2为与辅助面L2的直径，辅助面L2与被加工件同轴线且通过刀具轴线前端的中心点C点。参见附图1、图2。

偏置车铣采用避开底部中心进行切削的加工方式，不仅保护了刀具最为脆弱的中心底刃，而且减少单次切削刀具切削刃的参与数量，减少整个加工过程中刀具所受的物理冲击和热冲击，可以有效的减少零件变形、节约刀具消耗，并最大限度的提高切削线速度，达到提效的目的。

②对称铣削加工方法可以达到下述效果：零件在切削过程中会产生很大的切削应力，对称铣的主要目的是在大余量切削过程中，使零件内部均匀的产生机加应力，从而实现减少零件后续热处理变形及后续应力释放变形的目的。

所述切向偏置正交车铣加工方法的工艺设计过程中根据α和Φ2求得C点的运动轨迹，并据此进行其他工艺设计。

本发明适用于所有毛料为模锻件的大型薄壁对开机匣的数控加工，对其他零件的加工工艺流程也有参考价值。对其他零件的加工工艺流程也有参考价值。

以往的加工都是进行反复的车、铣、镗孔，在数控立车、加工中心、精密钻镗床上来回调换，零件来回的装配、分解，加工安排上既繁琐，又增加了零件的周转，严重制约了生产。通过优化，最终形成以四道车加工、两道铣加工、四道镗孔加工工序为主干的工艺路线，使机床占用率达到最优，工艺流程最流畅，实现了单件流。

本发明所使用的车削加工中，以一种新型刀具为依托，实现高转速车加工；以往采用的35度正前角刀片车加工不锈钢材料，线速度一般在50m/min，本发明可以进一步采用新型80度刀片，线速度能到达160m/min以上，可以提高速度3倍以上。

本发明所使用的铣削加工中，采用小切深、大进给的层铣加工技术、偏置铣加工技术以及对称铣加工技术。

相对于现有技术采用的加工方法而言，本发明的技术效果说明如下：零件周转次数减少33.33％；单台被加工零件提高效率46.17％；降低刀具消耗27.85％；变形量减少31.49％。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为偏置车铣加工方法原理示意图；

图2为切向偏置的正交车铣加工方法原理示意图；

图3为对称铣加工原理示意图之一；

图4为对称铣加工原理示意图之二；

图5为模锻件大型薄壁对开机匣结构示意简图(图5中只绘制出轴形零件的一半)；

图6为模锻件大型薄壁对开机匣结构示意图立体图。

具体实施方式

实施例1

一种模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法，如图4、图5所示；所述模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法满足下述要求：首先，应用振动光饰技术以便对被加工零件进行去毛刺和抛修处理；其次，使用螺纹铣削加工方法加工传统只能手动攻丝的螺纹加工；之后，使用配置有刀具库的加工中心进行数控加工。利用加工中心刀具库的强大优势，实现一个工序一键加工，即工人加工前将加工所需刀具在刀库中准备齐全，然后启动按钮，程序结束后，零件即加工合格。

所述模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法中，在使用配置有刀具库的加工中心进行数控加工时使用切向偏置的正交车铣加工方法和对称铣削加工方法；其中：

①切向偏置的正交车铣加工方法满足下述要求：加工时刀具与加工表面相切，但是刀具轴线不通过工件中心的旋转轴线；所述切向偏置正交车铣加工方法中，在作工艺设计时根据下述由式(1)、式(2)共同构成的数学模型能够计算得到刀具轴线前端的中心点C点的运动轨迹：

$\mathrm{\α}=\arctan \frac{2X}{\mathrm{\Φ}1}---\left(1\right)$

$\mathrm{\Φ}2=\frac{\mathrm{\Φ}1}{\cos \mathrm{\α}}---\left(2\right)$

式中：X为刀具轴线与工件轴线之间的距离亦即偏置量，α为刀具轴线前端的中心点C点与工件轴线之间的连线和刀具轴线之间的夹角，Ф1为被加工件的加工面L1的直径，Φ2为与辅助面L2的直径，辅助面L2与被加工件同轴线且通过刀具轴线前端的中心点C点。参见附图2。

偏置车铣采用避开底部中心进行切削的加工方式，不仅保护了刀具最为脆弱的中心底刃，而且减少单次切削刀具切削刃的参与数量，减少整个加工过程中刀具所受的物理冲击和热冲击，可以有效的减少零件变形、节约刀具消耗，并最大限度的提高切削线速度，达到提效的目的。

②对称铣削加工方法可以达到下述效果：零件在切削过程中会产生很大的切削应力，对称铣的主要目的是在大余量切削过程中，使零件内部均匀的产生机加应力，从而实现减少零件后续热处理变形及后续应力释放变形的目的。

所述切向偏置正交车铣加工方法的工艺设计过程中根据α和Φ2求得C点的运动轨迹，并据此进行其他工艺设计。

本实施例适用于所有毛料为模锻件的大型薄壁对开机匣的数控加工，对其他零件的加工工艺流程也有参考价值。对其他零件的加工工艺流程也有参考价值。

以往的加工都是进行反复的车、铣、镗孔，在数控立车、加工中心、精密钻镗床上来回调换，零件来回的装配、分解，加工安排上即繁琐，又增加了零件的周转，严重制约了生产。通过优化，最终形成以四道车加工、两道铣加工、四道镗孔加工工序为主干的工艺路线，使机床占用率达到最优，工艺流程最流畅，实现了单件流。

本实施例所使用的车削加工中，以一种新型刀具为依托，实现高转速车加工；以往采用的35度正前角刀片车加工不锈钢材料，线速度一般在50m/min，本实施例可以进一步采用新型80度刀片，线速度能到达160m/min以上，可以提高速度3倍以上。

本实施例所使用的铣削加工中，采用小切深、大进给的层铣加工技术、偏置铣加工技术以及对称铣加工技术。

相对于现有技术采用的加工方法而言，本实施例的技术效果说明如下：零件周转次数减少33.33％；单台被加工零件提高效率46.17％；降低刀具消耗27.85％；变形量减少31.49％。

Claims (1)

1.一种模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法，所述模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法满足下述要求：首先，应用振动光饰技术以便对被加工零件进行去毛刺和抛修处理；其次，使用螺纹铣削加工方法加工螺纹；之后，使用配置有刀具库的加工中心进行数控加工；

其特征在于：所述模锻件大型薄壁对开机匣数控加工方法中，在使用配置有刀具库的加工中心进行数控加工时使用切向偏置的正交车铣加工方法和对称铣削加工方法；其中：

切向偏置的正交车铣加工方法满足下述要求：加工时刀具与加工表面相切，但是刀具轴线不通过工件中心的旋转轴线；所述切向偏置正交车铣加工方法中，在作工艺设计时根据下述由式(1)、式(2)共同构成的数学模型能够计算得到刀具轴线前端的中心点C点的运动轨迹：

式中：X为刀具轴线与工件轴线之间的距离亦即偏置量，α为刀具轴线前端的中心点C点与工件轴线之间的连线和刀具轴线之间的夹角，Φ1为被加工件的加工面L1的直径，Φ2为与辅助面L2的直径，辅助面L2与被加工件同轴线且通过刀具轴线前端的中心点C点。