CN104128745B - 一种铝合金舵面机械加工工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铝合金舵面机械加工工艺方法，该方法包括加工前准备铝合金板材预拉伸、精铣夹头厚度及外形、枪钻加工深孔、高速铣精铣型面和线切割加工去夹头；采用预拉伸板材，从原材料着手降低材料成型过程中产生的内部原始应力，减少后续加工中零件变形；采用外排屑深孔枪钻替代镗孔工序，有效减少加工时间，且可以加工深径比大于10倍的深孔；采用高速铣加工减少铣削加工中切削力引起的加工应力以及切削热引起的变形，免去了热处理生产的费用和时间；采用线切割替代铣加工去夹头，进一步减少加工应力，控制零件变形。该加工工艺加工效率低且零件质量难以保证，可实现舵面、弹翼类零件优质高效低成本加工。

Description

一种铝合金舵面机械加工工艺方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金机械加工方法，特别是一种铝合金舵面的机械加工方法。
背景技术
折叠舵/翼可以减轻结构重量，缩小结构尺寸，提高导弹的机动性，在战术导弹、巡航导弹上广泛应用。该类型舵面/弹翼一般采用多型面、中心面具有折叠孔的铝合金薄板结构，如图1所示。零件加工中不易装夹，局部材料去除余量大，容易变形，型面对称度不易保证，加工质量难以控制，生产效率也较低。
折叠舵/翼传统加工工艺一般是选择普通铝合金板材2A12、7A09，工艺流程一般为：①粗铣外形及型面；②麻花钻粗加工孔；③热处理；④半精铣夹头；⑤半精铣外形及型面；⑥热处理；⑦精铣夹头；⑧精铣外形及型面；⑨精镗孔；⑩铣加工去夹头。这种工艺流程至少需要包括两道热处理在内的10道工序，其缺点是：工序长，采用普通低速铣加工需要反复翻面以控制变形，热处理工序增加了生产费用和时间，镗孔工序加工时间长且难以加工深径比大于10倍的深孔，铣加工去夹头易造成零件变形等，该加工工艺加工效率低且零件质量难以保证。
发明内容
本发明提供了一种铝合金舵面机械加工工艺方法，克服了传统加工方法的缺点。本发明的技术内容如下：
加工前准备,将铝合金板材2A12、7A09淬火后沿轧制方向施加1％～3％的永久拉伸塑性变形，使拉伸应力与原来的淬火残余应力叠加后发生塑性变形，使残余应力得以缓和与释放，有效减少后续加工中的材料变形；
第一步，精铣夹头厚度及外形：在普通铣床上采用面铣刀，将厚度方向上加工至零件最大包络厚度尺寸，其公差取型面最终对称度精度的1/5～1/3，采用立铣刀将周边外形尺寸加工至零件最终尺寸，宽度方向上留夹头宽度约20mm。
第二步，枪钻加工深孔：采用用于枪管加工的枪钻作为深孔加工刀具，一次连续进给即可达到需要钻、镗工序才能保证的加工质量，孔径精度达IT7～IT9，表面粗糙度为Ra0.04～3.2μm，最大加工深径比超过100，可满足该类零件加工需求。
第三步，高速铣精铣型面：切削速度超过1000m/min时，切削力随切削速度的增大而减小，工件表面温度低，加工残余应力小，加工表面质量高，高速加工是铝合金薄壁构件高精度加工的一种有效方法。本工序采用硬质合金立铣刀，对于直径大于10mm的刀具，通过调整转速使切削速度达到1000m/min，或对于直径小于10mm的刀具，主轴转速达到8000r/min以上，有效控制变形。
第四步，线切割加工去夹头：通过电火花线切割加工零件下方配合槽，实际加工中要求电极丝从较薄一侧切入，进一步减小加工应力，保证零件形位公差要求。
采用预拉伸板材，从原材料着手降低材料成型过程中产生的内部原始应力，以减少后续加工中零件变形；采用外排屑深孔枪钻替代镗孔工序，有效减少加工时间，且可以加工深径比大于10倍的深孔；采用高速铣加工减少铣削加工中切削力引起的加工应力以及切削热引起的变形，免去了热处理生产的费用和时间；采用线切割替代铣加工去夹头，进一步减少加工应力，控制零件变形。该加工工艺加工效率高且零件质量得以保证，可实现舵面、弹翼类零件优质高效低成本加工，适合于批量加工。
附图说明
图1是折叠舵零件结构示意图；
图2是折叠舵第一步工序后零件结构示意图；
图3是折叠舵第二步工序后零件结构示意图；
图4是折叠舵第三步工序后零件结构示意图。
具体实施方式
某折叠舵长300mm，宽150mm，最大厚度25mm，斜边角度45°，开槽长50mm，宽30mm，厚度对称中心面通孔直径距长边15mm，要求型面对称度0.1mm；具体工艺方法如下：
加工前准备,将铝合金板材7A09淬火后沿轧制方向施加1％～3％的永久拉伸塑性变形，并将板材下料至尺寸310mm×180mm×35mm；
第一步，精铣夹头厚度及外形：在普通铣床上采用Φ32mm面铣刀铣厚度至采用Φ10mm立铣刀将周边外形，长300mm，宽170mm，斜边角度45°，槽不加工，加工后零件结构如图2所示；
第二步，枪钻加工深孔：在枪钻机床上采用直径Φ12.02mm长400mm枪钻加工通孔，厚度方向距侧边12.5mm，距长边15mm，加工后零件结构如图3所示；
第三步，高速铣精铣型面：在数控铣床上用压板装夹夹头，采用Φ40mm面铣刀，转速12000rpm、切削线速度1500m/min，加工开阔型面，采用直径Φ8mm球头铣刀，主轴转速1000r/min，加工曲面，加工后零件结构如图4所示；
第四步，线切割加工去夹头：压板装夹夹头，在线切割机床上加工零件下方配合槽以及窄侧夹头，加工中要求电极丝从较薄一侧切入，保证零件形位公差要求，加工后零件结构如图1所示。

Claims (2)

1.一种铝合金舵面机械加工工艺方法，其特征在于：
加工前准备,将铝合金板材2A12或7A09淬火后沿轧制方向施加1％～3％的永久拉伸塑性变形；
第一步，精铣夹头厚度及外形：在普通铣床上采用面铣刀，将厚度方向上加工至零件最大包络厚度尺寸，其公差取型面最终对称度精度的1/5～1/3，采用立铣刀将周边外形尺寸加工至零件最终尺寸，宽度方向上留夹头宽度约20mm；
第二步，枪钻加工深孔：采用用于枪管加工的枪钻作为深孔加工刀具，一次连续进给；
第三步，高速铣精铣型面：采用硬质合金立铣刀，对于直径大于10mm的刀具，通过调整转速使切削速度达到1000m/min，或对于直径小于10mm的刀具，调整主轴转速达到8000r/min以上；
第四步，线切割加工去夹头：通过电火花线切割加工零件下方配合槽，要求电极丝从零件较薄一侧切入。
2.如权利要求1所述的铝合金舵面机械加工工艺方法，其特征在于，第三步，在高速铣精铣型面工序中：采用Φ40mm面铣刀，转速12000rpm、切削线速度1500m/min，加工开阔型面，采用直径Φ8mm球头铣刀，主轴转速1000r/min，加工曲面。
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