CN104015016B - 高精度薄壁深腔零件的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于高精度薄壁型腔体零件的加工技术领域，具体涉及到一种高精度薄壁深腔零件的加工方法，包括以下步骤：步骤一，粗加工；步骤二，热处理去应力；步骤三，精加工基准面；步骤四，精加工深腔。采用该方法实现了加工薄壁高精度型腔体零件的平面度、平行度、垂直度、壁厚、深度等各项要求，满足了该类高精度零件的加工要求。

Description

高精度薄壁深腔零件的加工方法
技术领域
本发明属于高精度薄壁型腔体零件的加工技术领域，具体涉及到一种高精度薄壁深腔零件的加工方法。
背景技术
在零件加工当中，经常会接触到一些高精度薄壁深腔零件，其制造精度很难满足设计要求，原因是该类零件加工精度高（平面度0.02mm、平行度0.02mm、垂直度0.02mm），结构刚性差（壁厚为4mm），在加工中容易产生变形，刀具轴向、径向切深及吃刀深度不能过大，当吃刀量大时，易产生振动，会造成零件的表面光洁度差、零件变形，使得零件的精度难以保证。
而且此类零件形状较为复杂，零件的加工往往都安排在数控机床上进行。如何使零件的加工达到设计的技术要求、消除报废，除了要有合理的加工工艺流程外，尤其要解决的是高精度薄壁深腔零件加工过程中产生的振动及各种应力变形对零件精度的影响，以及对各种变形的控制和消除方法。
发明内容
本发明的目的是解决高精度薄壁深腔零件加工过程中产生的振动及各种应力变形对零件精度的影响。
为此，本发明提供了一种高精度薄壁深腔零件的加工方法，包括以下步骤：
步骤1，粗加工：采用铣削方式粗加工零件，各基准面A、B、C留加工余量0.5mm；
步骤2，热处理去应力：通过热处理消除粗加工产生的切削应力；
步骤3，精加工基准面：采用铣削及研磨方式加工基准面A、B、C，使其平面度≤0.005mm，垂直度≤0.01mm；
步骤4，精加工深腔：采用数控加工方法，通过控制小直径刀具的切削速度、进给量、吃刀深度对零件深腔进行分层加工。
步骤1所述的铣削方式采用高速钢杆铣刀，切削速度为35~25m/min、进给量0.25mm/r、切削深度1～3mm。
步骤2所述的热处理去应力采用人工时效，将零件加热到140±10℃、保温5～7h，空冷到室温。
步骤3所述的精加工阶段，精加工基准面A、B、C，选择硬质合金端面铣刀直径Φ200mm、切削速度600mm/min、进给量0.25mm/r，吃刀深度0.1~0.3mm。
步骤4中的小直径刀具直径Φ≤16mm，该刀具为YG类硬质合金刀具。
步骤4中控制刀具的切削速度为120~200m/min、进给量01~0.15mm/r、切削深度0.1～0. 3mm、铣刀轴向切深≤3mm对零件深腔进行分层加工。
本发明的有益效果是：解决了薄壁高精度深腔零件加工易变形，难以达到设计精度的难题，采用该方法实现了加工薄壁高精度型腔体零件的平面度、平行度、垂直度、壁厚、深度等各项要求，满足了该类高精度零件的加工要求。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例主视图；
图2是本发明实施例俯视图；
图3是本发明实施例A-A剖视；
图4是刀具路径示意图。
附图标记说明：a、上矩形槽长度；b、矩形槽宽度；h、为矩形槽深度；r、内内圆角半径；R、1/4圆弧切入切出半径。
具体实施方式
为了解决高精度薄壁深腔零件加工过程中产生的振动及各种应力变形对零件精度的影响，本实施例提供了一种高精度薄壁深腔零件的加工方法，零件如图1、2、3所示，其加工过程包括以下步骤：
步骤1，粗加工阶段：零件为铸件毛坯，材料为ZL101。首先，钳工划线，检查毛坯的加工余量，并划出零件加工粗基准线；其次，采用铣削方式粗加工零件，各基准面A、B、C留加工余量0.5mm。由于此时零件的加工余量较大，采用的加工参数为直径Φ40mm高速钢杆铣刀、切削速度25m/min、进给量0.25mm/r、吃刀深度1～3mm。
步骤2，人工时效，将步骤一粗加工后的零件加热温度到140±10℃、保温5～7h，空冷到室温；
步骤3，精加工基准面A、B、C，采用铣削及研磨方式加工基准面A、B、C，使其平面度0.005mm、垂直度0.01mm；铣削基准面A，留加工余量0.05mm，保证平面度0.03mm，研磨基准面A，保证平面度0.005mm；铣削基准面B、C，保证垂直度0.01mm；在此过程中，选择直径Φ200mm的硬质合金端面铣刀、切削速度600mm/min、进给量0.25mm/r，吃刀深度0.1~0.3mm进行加工。
步骤4，精加工深腔，采用数控加工方式精加工薄璧高精度深腔，保证零件的精度要求：采用YG类硬质合金刀具（ISOK10~K20）直径为Φ16mm、切削速度200m/min、进给量01~0.15mm/r、切削深度0.1～0. 3mm、铣刀轴向切深≤3mm对零件进行分层加工。
在图1、2、3、4中，a为上矩形槽长度，b为矩形槽宽度，h为矩形槽深度，内r为内圆角半径，R为1/4圆弧切入切出半径，当立铣刀直径为d，侧壁和槽底加工余量为c，分层铣削，每次深度为l，共需(l-c)/l次，取整数次完成深度加工。
本实施例的加工方式：采用分层微量切削，先中间后侧壁，完成一层再进行下一层的加工，直至加工要求的深度，每层下刀点都是左上角，坐标如下：（-[a/2-c-r],[b/2-c-r]）。中间平面采用水平左右往复铣削，刀具中心左右极限为±[a/2-c-r],Y轴方向需要切削次数为[b-2c]/0.8d，次数取整数次，Y轴方向从第二轮切削时的坐标计算：第一轮切削时的坐标递减一个行间距，直至-[b/2-c-r]。槽四周侧壁运用半径补偿，从槽中间后侧开始，逆时针走刀路线，如图4所示，完成型腔的加工。本实施例中使用的设备型号为哈挺（hardinge）VMC1000P3，数控系统型号为法那克（FANUC）Series 0i-MC。
综上所述，本发明采用较小直径刀具、较高切削速度、微小吃刀深度、较大进给量、进行分层加工，采用微量切削（0.3mm～0.5mm），极浅的切削深度和窄的切削宽度，使零件变形较小，因此切削力较小，与常规切削方法相比，切削力至少可降低30%。这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形，使一些薄壁类精细工件的切削加工成为可能，从而解决薄壁、板类零件变形的问题，由于进给量大，生产效率也显著提高。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.高精度薄壁深腔零件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，粗加工：采用铣削方式粗加工零件，各基准面A、B、C留加工余量0.5mm；
步骤2，热处理去应力：通过热处理消除粗加工产生的切削应力；
步骤3，精加工基准面：采用铣削及研磨方式加工基准面A、B、C，使其平面度≤0.005mm，垂直度≤0.01mm；
步骤4，精加工深腔：采用数控加工方法，通过控制小直径刀具的切削速度、进给量、吃刀深度对零件深腔进行分层加工；
其中，步骤1所述的铣削方式采用高速钢杆铣刀，切削速度为35~25m/min、进给量0.25mm/r、切削深度1～3mm；
步骤2所述的热处理去应力采用人工时效，将零件加热到140±10℃、保温5～7h，空冷到室温；
步骤3所述的精加工阶段，精加工基准面A、B、C，选择硬质合金端面铣刀直径Φ200mm、切削速度600mm/min、进给量0.25mm/r，吃刀深度0.1~0.3mm；
步骤4中的小直径刀具直径Φ≤16mm，该刀具为YG类硬质合金刀具；
步骤4中控制刀具的切削速度为120~200m/min、进给量0.1~0.15mm/r、切削深度0.1～0. 3mm、铣刀轴向切深≤3mm对零件深腔进行分层加工。
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