CN108405996B - 航空薄壁件的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航空薄壁件的加工工艺，包括如下步骤：S1：理论模拟刀路；S2：真空吸盘定位装夹所述薄壁件；S3:设置参数；S4：切削加工；采用真空吸盘吸附固定零件，零件各面的受力情况稳定均恒，避免了点装夹的应力集中，以及去除夹具后的工件回弹变形等问题；切削刀采用高转速高进给速度的动态切削方式，每次切削量小，多次切削；大大减小了切削力，减小了切削过程中零件变形。

Description

航空薄壁件的加工工艺
技术领域
本发明涉及薄壁件加工工艺领域，具体涉及一种航空薄壁件的加工工艺。
背景技术
飞机在飞行过程中，要求风阻系数小，自身重量轻，而且自身强度高，多种特性决定了飞机零部件的异形、薄壁结构；这些零件由于本身的薄壁特征，容易产生强度不够等问题；在加工过程中传统装夹会导致的点应力集中，加工完成后的变形回弹；切削过程中，因切削过程中进给力薄壁件容易发生形变；这些因素影响都严重影响加工完成后的产品精度；
目前，申请号201310556370.9的文件公开了一种通过对薄壁零件填充低熔点合金的方式增加代加工零件的切削性，但这种方式成本高、耗时过长。
本发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供了一种航空薄壁件的加工方艺，通过该加工工艺加工的薄壁件变形更小、精度更高，同时大大缩短加工耗时，减少成本。
为实现上述目的，一种航空薄壁件的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：理论模拟刀路；在理论上模拟分析切削刀具在薄壁件上的切削路线，编制好加工的数控程序；
S2：真空吸盘定位装夹所述薄壁件；包括以下步骤：
安装：所述真空吸盘表面设有与所述薄壁件大小，形状相同的凹槽，将所述薄壁件下表面紧贴所述真空吸盘并放置于凹槽内；
隔离：利用橡胶围合所述薄壁件四周，直至橡胶、薄壁件下表面和真空吸盘上表面形成不与外界直接接触的腔体空间；
固定：将所述腔体空间内空气抽出，使所述薄壁件上、下表面形成气压差，依靠气压差使所述薄壁件固定在所述真空吸盘上；
S3:设置参数；主转速n＝20000-24000r/min、每齿进给量f＝0.1～0.2mm/r、线速度v＝330m/s～380m/s；
S4：切削加工；所述切削刀具按照所述数控程序加工所述薄壁件；切削过程中所述切削刀具在所述薄壁件表面连续运动。
其中，所述真空吸盘表面设有气孔，连通所述腔体空间与所述真空吸盘内空腔。
其中，所述真空吸盘设有真空接头，用于抽出所述腔体空间与空腔内空气，形成真空空间。
其中，所述切削刀具的转动速度为普通切削速度的3到6倍，进给速度为普通切削速度的5到6倍，减小径向切削力。
其中，所述切削刀具高速旋转将切屑迅速带走甩开，同时带走因切削产生的热量。
其中，所述切削刀具高速转动使所述切削刀具的激振频率远高于机床固有频率，降低工艺系统振动。
其中，切削加工中，所述切削刀具的侧刀切削薄壁件；切削内轮廓时，所述切削刀具由外向内切削；切削外轮廓时，所述切削刀具由内向外切削。
其中，S4中还有包括降温步骤；所述机床中设有降温管，与所述切削刀具同步运动，喷射切削液降低切削过程中产生的温度。
本发明有益之处在于：与现有技术相比，采用真空吸盘吸附固定待加工零件，让同一待加工零件各点、面所处的水平面位置基本一致，使工件各面的受力情况稳定均恒，避免了点装夹的应力集中，以及去除夹具后的工件回弹变形等问题；切削刀具的转速为普通加工过程转速的3到6倍，进给速度提高5到6倍，大大减小了切削力，特别是径向切削力减小，防止切削过程中切削力使待加工零件变形；而且高转速的刀具，会将95％的切屑迅速带走甩开，因切削产生的热量也会被切屑带走，有效减少了待加工零件表面的热量，进而减少了待加工零件因发热产生的热变形效果；高转速刀具的激振频率远高于机床固有频率，工艺系统振动小，有利于提高零件的加工精度。
附图说明
图1为本发明工艺步骤流程图；
图2为本发明真空吸盘俯视图；
图3为本发明薄壁件与真空吸盘安装后示意图；
图4为本发明圆形外轮廓切削示意图；
图5为本发明矩形内轮廓切削示意图；
图6为本发明凹槽轮廓切削示意图。
主要元件符号说明
1、薄壁件 2、真空吸盘
3、圆形外轮廓 4、矩形轮廓
5、凹槽轮廓 21、凹槽
22、气孔 23、真空接头
31、侧壁 32、切削刀具
41、顶角 42、圆角
43、矩形内轮廓 51、凹槽轮廓右侧端点
52、凹槽轮廓左侧端点 A、第一轨迹
B、第二轨迹 C、第三轨迹。
具体实施例
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
请参阅图1至图3，薄壁件1为航空用铝合金材料，厚度仅为1.5mm，使用D6三刃合金铣刀；薄壁件的加工工艺，包括如下步骤：
S1：理论模拟；在理论上模拟分析切削刀具32在薄壁件1上切削路线，编制好加工的数控程序；
S2：真空吸盘2定位装夹薄壁件1；
安装：真空吸盘2表面设有与薄壁件1大小，形状相同的凹槽21，将薄壁件1下表面紧贴真空吸盘2安置于凹槽21内；
隔离：利用橡胶围合薄壁件1四周，直至橡胶与薄壁件1下表面和真空吸盘2上表面形成与外界直接接触的腔体空间；
固定：真空吸盘2上表面设有气孔22，连通腔体空间与真空吸盘2内空腔；真空吸盘2侧面设有真空接头23，通过真空接头23抽出腔体空间与空腔内空气，形成真空空间，使薄壁件1上、下表面形成气压差，依靠气压差使薄壁件1固定在真空吸盘2上；
S3:设置参数；主转速n＝22000r/min、每齿进给量f＝0.1mm/r、线速度v＝350m/s；
S4：切削加工；切削刀具32按照编制完成的程序加工薄壁件1；切削过程中切削刀具32在薄壁件1表面连续运动；每次量少，多次切削；切削加工中还有包括降温步骤，利用切削液喷射切削刀，降低切削过程的温度。
在实施例中，采用真空吸盘2吸附固定薄壁件1，让薄壁件上各点所处的水平面位置基本一致，使薄壁件1各面点的受力稳定均衡，避免了点装夹的应力集中，以及去除夹具后的薄壁件回弹变形的问题；有利于提高薄壁件1的加工精度；切削刀具32在薄壁件1上连续运动，动态切削，使得切削刀具32的转速可以达到普通切削过程的3到6倍，进给速度达到普通切削过程的5到6倍，大大减小了切削力，特别是径向切削力减小，防止切削过程中因进给正压力、切削力使薄壁件1变形；而且高转速的切削刀具32，会将95％的切屑迅速带走甩开，因切削产生的热量也会被切屑带走，有效减少了薄壁件1表面的热量，进而减少了薄壁件1因发热产生的热变形效果；高转速切削刀具的激振频率远高于机床固有频率，工艺系统振动小。
请参阅图4，切削圆形外轮廓3；切削刀具32从圆形外轮廓3中间位置下刀，紧贴侧壁31，绕下刀点转动，切削刀具32运动轨迹呈螺旋线，切削过程中切削刀始终与侧壁31接触，在薄壁件1上连续运动；切削刀具32每次切削量少，多次切削。
请参阅图5，切削矩形内轮廓43；切削刀具32首先对矩形轮廓4四周进行倒角处理，从矩形轮廓4的左前方顶角41位置下刀，切削刀具32紧贴顶角41，在切削过程中往复前进；直至矩形轮廓的顶角41被切削成弧形圆角42，完成左侧倒角后，切削刀具32沿矩形轮廓4侧面运动至右前方顶角，完成倒角，直至矩形轮廓4四个顶角均被切削成圆角42，倒角完成；倒角完成后，切削刀具32从最后完成倒角的位置开始，沿矩形内轮廓43转动，切削矩形内轮廓43四周，直至完成矩形内轮廓43加工；切削过程中，首先倒角，保证切削刀具32在沿矩形内轮廓43四周切削过程中，不出现卡顿或者切削刀具断裂等情况。
请参阅图6，切削凹槽轮廓5；切削刀具32从凹槽轮廓右侧端点51位置下刀，沿第一轨迹A运动至凹槽轮廓左侧端点52，再沿着第二轨迹B回到凹槽轮廓右侧端点51，最后沿着第三轨迹C运动至凹槽轮廓左侧端点52，形成往复前进的切削模式，切削刀具多次循环复前进的切削模式，直至凹槽轮廓5加工完成。
本发明的优势在于：
1、采用真空吸盘吸附固定薄壁件，让薄壁件上各点所处的水平面位置基本一致，使薄壁件各面点的受力稳定均衡，避免了点装夹的应力集中，以及去除夹具后的薄壁件回弹变形的问题；有利于提高薄壁件的加工精度；
2、切削刀具在薄壁件上连续运动，动态切削，使得切削刀具的转速可以达到普通切削过程的3到6倍，进给速度达到普通切削过程的5到6倍，大大减小了切削力，特别是径向切削力减小，减少了切削过程中因进给正压力、切削力使薄壁件变形；
3、高转速的切削刀具，会将95％的切屑迅速带走甩开，因切削产生的热量也会随同切屑被一齐带走，有效减少了薄壁件表面的热量，进而减少了薄壁件因发热产生的热变形效果；
4、高转速切削刀具的激振频率远高于机床固有频率，工艺系统振动小；
5、该加工工艺能大大缩短加工耗时，减少生产成本。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种航空薄壁件的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1：理论模拟刀路；在理论上模拟分析切削刀具在薄壁件上的切削路线，编制好加工的数控程序；
S2：真空吸盘定位装夹所述薄壁件；包括以下步骤：
安装：所述真空吸盘表面设有与所述薄壁件大小，形状相同的凹槽，将所述薄壁件下表面紧贴所述真空吸盘并放置于凹槽内；
隔离：利用橡胶围合所述薄壁件四周，直至橡胶、薄壁件下表面和真空吸盘上表面形成不与外界直接接触的腔体空间；
固定：将所述腔体空间内空气抽出，使所述薄壁件上、下表面形成气压差，依靠气压差使所述薄壁件固定在所述真空吸盘上；
S3:设置参数；主转速n＝20000-24000r/min、每齿进给量f＝0.1～0.2mm/r、线速度v＝330m/s～380m/s；
S4：切削加工；所述切削刀具按照所述数控程序加工所述薄壁件；切削过程中所述切削刀具在所述薄壁件表面连续运动。
2.根据权利要求1所述的航空薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述真空吸盘表面设有气孔，连通所述腔体空间与所述真空吸盘内空腔。
3.根据权利要求2所述的航空薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述真空吸盘设有真空接头，用于抽出所述腔体空间与所述真空吸盘内空腔内空气，形成真空空间。
4.根据权利要求1所述的航空薄壁件的加工工艺，其特征在于，切削加工中，所述切削刀具的侧刀切削薄壁件；切削内轮廓时，所述切削刀具由外向内切削；切削外轮廓时，所述切削刀具由内向外切削。
5.根据权利要求1所述的航空薄壁件的加工工艺，其特征在于，S4中还有包括降温步骤；机床中设有降温管，与所述切削刀具同步运动，喷射切削液降低切削过程中产生的温度。
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