CN103567705B - 双面型腔薄腹板结构钛合金零件的数控加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种加工钛合金零件双面型腔薄腹板的数控加工方法。在加工零件第一侧型腔腹板时，在型腔中心留出一个支撑台，在加工零件第二侧型腔腹板时，在腹板中心区域内加工一个起刀孔，然采用径向分层方式从上述起刀孔的中心点向外铣削加工，形成螺旋形走刀轨迹，逐步去除材料最后去除支撑台即可。

Description

双面型腔薄腹板结构钛合金零件的数控加工方法
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域，特别是关于具有双面型腔薄腹板结构的飞机钛合金零件的数控加工技术。
背景技术
具有薄腹板结构的零件是飞机零件中常见的结构形式，常见的薄腹板厚度1-2mm左右，从结构上可分为单面型腔薄腹板结构和双面型腔薄腹板结构两种类型，其中具有双面型腔薄腹板结构的飞机零件占了两者总和的较大比例。以往双面型腔薄腹板结构的飞机零件多为铝合金材料，但近年来，越来越多的具双面型腔薄腹板结构的飞机零件使用钛合金材料。
对于单面型腔薄腹板结构和铝合金双面型腔薄腹板结构这两种典型薄腹板结构的飞机零件的加工，现阶段都有很好的加工解决方式，加工单面型腔薄腹板结构铝合金和钛合金零件都可以采用真空平台吸附方式加工，以达到减少颤动保证质量的目的。加工铝合金材料的双面型腔薄腹板零件可以采用高速铣削，以达到减少颤动保证质量的目的。
但是加工钛合金材料的双面型腔薄腹板零件时，由于钛合金材料本身的加工性能，不可能采用高速铣削加工方式，传统的加工方式往往需要在加工过程中采用石膏等其他附注物质填充支撑，造成较大的机床污染损耗，同时在加工第二侧型腔薄腹板时需要留变形补偿余量进行多次加工，而补偿余量的大小多凭经验给定，并且加工走刀轨迹多为统钛合金型腔环形坡走铣的轴向分层加工方式，这样的走刀轨迹主要产生较大的轴向切削力，很容易产生腹板的变形、颤动，造成零件超差报废，导致此类零件的加工难度大，加工效率低。
发明内容
本发明的目的在于公开一种加工钛合金零件双面型腔薄腹板的数控加工方法。该方法为钛合金双面型腔薄腹板结构零件的加工提供了新思路，实现了此类零件加工过程中低切削力切削，并可降低振动趋势并获得很高的金属去除率，达到了数控高效精密加工。
一种具有双面型腔薄腹板结构钛合金零件的数控加工方法，其特征在于包含以下步骤：
1)首先加工零件第一侧型腔腹板，在型腔中心留出一个支撑台，该支撑台与型腔侧壁等高；
2)加工零件第二侧型腔腹板，首先在型腔中心区域内加工一个起刀孔，起刀孔的底部微微高于腹板底面即可，然后使用玉米铣刀或长刃铣削刀具，采用径向分层方式从上述起刀孔的中心点向外铣削加工，形成螺旋形走刀轨迹，逐步去除材料；
3)在两侧型腔腹板都完成加工之后，最后去除支撑台即可。
本发明的有益效果在于，克服了双面型腔薄腹板钛合金零件的常规加工方式效率低、质量差的缺陷，确保在加工过程中刀具在零件薄腹板上施加的接触压力尽量小，避免了零件薄腹板因轴向应力产生的变形、颤动，同时工作台进给可以保持较高的速度来获得很高的金属去除率。
以下结合实例附图对该申请作进一步详细描述。
附图说明
图1零件第一侧腹板加工主视图示意
图2零件第一侧腹板加工剖视图示意
图3零件第二侧腹板钻孔加工主视图示意
图4零件第二侧腹板钻孔加工剖视图示意
图5零件第二侧腹板加工刀具走刀轨迹主视图示意
图6零件第二侧腹板加工刀具走刀轨迹剖视图示意
图中编号说明：1零件、2型腔、3腹板、4支撑台、5起刀孔、6玉米铣刀、7螺旋形走刀轨迹
具体实施方式
本实施例是用于某飞机上具有双面型腔薄腹板结构零件1的加工，零件本体材料为TC21难加工材料，属于双面型腔薄腹板结构，型腔2深度35mm，腹板3的厚度仅1.5mm,如果使用传统工艺方法加工零件1，加工效率低、质量差、零件变形大，而采用新方法加工零件，完全可以避免以上问题。此方法具体如下：
1)在加工零件1第一侧型腔腹板时在型腔中心留出一个支撑台4，该支撑台的高度与型腔的侧壁等高，然后再加工零件第二侧腹板。
2)加工第二侧型腔腹板时，首先在型腔中心区域内加工一个起刀孔5，该起刀孔的底部微微高于腹板底面即可，然后采用玉米铣刀6，使用径向分层方式从该起刀孔的中心点向外铣削加工，形成螺旋形走刀轨迹7，逐步去除材料，加工过程中一直保持小的径向切宽。
3)在两侧型腔腹板都完成加工之后单独去除支撑台4。
应用本发明后，在整个数控加工过程中，零件1薄腹板变形、颤动很小，同时加工效率有很大的提高，实现了此类钛合金零件数控高效精密加工。

Claims (1)

1.一种双面型腔薄腹板结构钛合金零件的数控加工方法，其特征在于包含以下步骤：
1)首先加工零件第一侧型腔腹板，在型腔中心留出一个支撑台，该支撑台与型腔侧壁等高；
2)加工零件第二侧型腔腹板，首先在型腔中心区域内加工一个起刀孔，起刀孔的底部微微高于腹板底面即可，然后使用玉米铣刀或长刃铣削刀具，采用径向分层方式从上述起刀孔的中心点向外铣削加工，形成螺旋形走刀轨迹，逐步去除材料；
3)在两侧型腔腹板都完成加工之后，再去除支撑台即可。
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