CN104475843A - 一种环形类机匣径向窄槽的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种环形类机匣径向窄槽的加工方法，属于机械制造领域，在考虑零件整体刚性的情况下，采用分层渐进螺旋线轨迹一次性铣削方式，实现小切深、高进给，充分发挥刀具的切削性能，提高加工效率，保证加工尺寸，成功地解决了环形类机匣径向窄槽效率低、质量不高的数控铣加工难题；同时该方法可以应用在任意形状的窄槽加工；随着该技术在环形类机匣零件上的应用，此技术所确定的加工方法具有指导意义，为新型航空发动机的加快研制进度和降低研制成本奠定了良好的基础；从另一个角度看，为今后航空发动机提效降本及提高质量，应用于大批量生产，创造的价值更大。

Description

一种环形类机匣径向窄槽的加工方法

技术领域

本发明属于机械制造领域，具体涉及一种环形类机匣径向窄槽的加工方法。

背景技术

径向窄槽的加工特征在航空发动机环形机匣零件加工中占有比例很大，例如，进气处理环、增压级机匣、进气机匣等零件存在大量的径向窄槽加工，由于此类零件结构一般为锥形回转体，壁厚较薄，槽宽较小，实际槽深度较长，槽的宽深比大概3倍以上；外部空间狭窄，开敞性不好，刀具悬伸较长；槽的数量较多，100-300之间。

传统的加工方法，首先预钻底孔，然后粗开槽，最后精铣槽型，该方法加工过程繁琐，使用的刀具种类较多，由于考虑切削力和加工变形因素，此方法所用的切削参数不高，导致加工效率低，槽宽的质量也不易保证，需要人工测量保证。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提出一种环形类机匣径向窄槽的加工方法，以达到解决环形类机匣径向窄槽加工效率低、质量不高的目的。

一种环形类机匣径向窄槽的加工方法，包括以下步骤：

步骤1、根据被加工窄槽的宽度选取刀具，所选取的刀具的直径大于窄槽宽度的小于窄槽宽度的

步骤2、沿被加工窄槽的边选定8个节点，所述的8个节点为窄槽四个圆弧的两个端点；

步骤3、确定上述节点中两两节点之间边的长度；

步骤4、绘制一条直线，根据节点中两两节点之间边的长度，在该直线上依次绘制出8个节点，并根据实际需求确定8个节点中最后一个点的目标加工深度；

步骤5、根据最后一个节点的目标加工深度、窄槽的周长，计算比例值，再根据比例值和节点中两两节点之间边的长度，计算每个节点的加工深度；

步骤6、确定窄槽与垂直方向之间的夹角，根据夹角对每个节点的加工深度值进行修正，即获得每个节点的加工坐标；

步骤7、根据获得的每个节点的加工坐标，采用螺旋线轨迹走刀路线对窄槽进行第一层闭合路径的加工；

步骤8、根据下一个闭合路径的最后一个节点的目标加工深度，返回步骤5至步骤7，对下一层闭合路径进行加工；

步骤9、反复执行步骤8，直至窄槽被完全打通。

步骤6所述的根据夹角对每个节点的加工深度值进行修正，公式如下：

z′_i＝z_i+L_i-1sinα    (1)

其中，z′_i为修正后的第i个节点的加工深度值；z_i为修正前的第i个节点的加工深度值；L_i-1为第i个节点与第i-1个节点之间的距离，α表示窄槽与垂直方向之间的夹角。

本发明优点：

本发明一种环形类机匣径向窄槽的加工方法，在考虑零件整体刚性的情况下，采用分层渐进螺旋线轨迹一次性铣削方式，实现小切深、高进给，充分发挥刀具的切削性能，提高加工效率，保证加工尺寸，成功地解决了环形类机匣径向窄槽效率低、质量不高的数控铣加工难题；同时该方法可以应用在任意形状的窄槽加工；随着该技术在环形类机匣零件上的应用，此技术所确定的加工方法具有指导意义，为新型航空发动机的加快研制进度和降低研制成本奠定了良好的基础；从另一个角度看，为今后航空发动机提效降本及提高质量，应用于大批量生产，创造的价值更大。

附图说明

图1是本发明一种实施例的环形类机匣径向窄槽的加工方法流程图；

图2是本发明一种实施例的零件结构示意图；

图3是本发明一种实施例的径向槽的形状和结构示意图，其中，图(a)为窄槽主视图，图(b)为窄槽侧视图；

图4是本发明一种实施例的窄槽节点位置示意图；

图5是本发明一种实施例的螺旋线轨迹计算的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。

现有技术需要预钻孔、粗开槽、精铣槽等加工过程，在此过程中空走刀的行程较多，加工效率低下；本发明充分利用刀具端刃和侧刃的切削性能，使刀具在加工过程中始终保持小切深、大进给的高效加工状态，从而提高零件的加工效率，同时还减少人为干预的时间，加工尺寸精度也能保证。

本发明实施例中环形类机匣径向窄槽的加工方法，方法流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤1、根据被加工窄槽的宽度选取刀具，所选取的刀具的直径大于窄槽宽度的小于窄槽宽度的

本发明实施例中，如图2所示，增压级机匣直径尺寸约600mm，径向槽的数量为114片，圆周均布；槽长度约36mm，其公差为+0.039，槽的宽度约10mm，其公差为+0.036，深度为20mm。根据槽的形状和尺寸，绘制槽的轮廓图，选择刀具和确定刀具的起始点，选取的刀具为铣刀；

本发明实施例中，根据槽型轮廓尺寸，绘制垂直槽中心线的截面上截取槽型轮廓，如图3中图(a)和图(b)所示为窄槽的轮廓尺寸，其中1表示窄槽的宽度，2表示窄槽的长度，3表示回轴线(即垂直方向)；α表示窄槽与垂直方向之间的夹角；

步骤2、沿被加工窄槽的边选定8个节点，所述的8个节点为窄槽四个圆弧的两个端点；

本发明实施例中，对窄槽选定的8个节点如图4所示，包括节点d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7和d8，其中0表示刀具的加工起始点，A表示铣刀；

步骤3、确定上述节点中两两节点之间边的长度；

步骤4、绘制一条直线，根据节点中两两节点之间边的长度，在该直线上依次绘制出8个节点，并根据实际需求确定8个节点中最后一个点的目标加工深度；

步骤5、根据最后一个节点的目标加工深度、窄槽的周长，计算比例值，再根据比例值和节点中两两节点之间边的长度，计算每个节点的加工深度；

本发明实施例中，根据槽的深度和刀具的切削性能，合理划分每层螺旋线轨迹的深度，分别计算槽各段节点的深度值。首先计算截面刀具轨迹的周长，确定每层切削深度0.8mm，将0.8mm深度值按线形关系分配到各节点上，如图5所示(h表示每层深度，1表示节点周长，z表示各节点深度值)，确定各节点的深度值。

步骤6、根据零件的锥度，计算槽各段节点的深度修正值，即确定窄槽与垂直方向之间的夹角，根据夹角对每个节点的加工深度值进行修正，即获得每个节点的加工坐标；

本发明实施例中，以槽中心点为坐标原点，计算槽的各段节点坐标值。

z′_i＝z_i+L_i-1sinα    (1)

其中，z′_i为修正后的第i个节点的加工深度值；z_i为修正前的第i个节点的加工深度值；L_i-1为第i个节点与第i-1个节点之间的距离，α表示窄槽与垂直方向之间的夹角。

步骤7、根据获得的每个节点的加工坐标，通过机床对窄槽进行第一个闭合路径的加工；

根据上述槽的节点坐标值，编制数控加工程序，按螺旋线轨迹走刀方式加工径向窄槽。

步骤8、根据下一个闭合路径的最后一个节点的目标加工深度，返回步骤5至步骤7，对下一个闭合路径进行加工；

步骤9、反复执行步骤8，直至窄槽被完全打通。

本发明通过工厂验收测试，该技术应用在某增压级、进气处理环等零件的铣径向槽中，现场使用效果非常好，质量稳定，提高效率50％以上，保证了公差0.04的槽宽尺寸和位置度；可以扩展至其他类似结构零件的窄槽中。

Claims (2)

1.一种环形类机匣径向窄槽的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据被加工窄槽的宽度选取刀具，所选取的刀具的直径大于窄槽宽度的小于窄槽宽度的

步骤2、沿被加工窄槽的边选定8个节点，所述的8个节点为窄槽四个圆弧的两个端点；

步骤3、确定上述节点中两两节点之间边的长度；

步骤4、绘制一条直线，根据节点中两两节点之间边的长度，在该直线上依次绘制出8个节点，并根据实际需求确定8个节点中最后一个点的目标加工深度；

步骤5、根据最后一个节点的目标加工深度、窄槽的周长，计算比例值，再根据比例值和节点中两两节点之间边的长度，计算每个节点的加工深度；

步骤6、确定窄槽与垂直方向之间的夹角，根据夹角对每个节点的加工深度值进行修正，即获得每个节点的加工坐标；

步骤7、根据获得的每个节点的加工坐标，采用螺旋线轨迹走刀路线对窄槽进行第一层闭合路径的加工；

步骤8、根据下一个闭合路径的最后一个节点的目标加工深度，返回步骤5至步骤7，对下一层闭合路径进行加工；

步骤9、反复执行步骤8，直至窄槽被完全打通。

2.根据权利要求1所述的环形类机匣径向窄槽的加工方法，其特征在于，步骤6所述的根据夹角对每个节点的加工深度值进行修正，公式如下；

z′_i＝z_i+L_i-1sinα   (1）

其中，z′_i为修正后的第i个节点的加工深度值；z_i为修正前的第i个节点的加工深度值；L_i-1为第i个节点与第i-1个节点之间的距离，α表示窄槽与垂直方向之间的夹角。