CN109604971B - 复杂型面零件的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复杂型面零件的加工方法,包括以下步骤:将原材料粗加工成多面体结构状的坯料;以坯料的任一平面作为支撑型面加工的支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面上加工零件的一侧型面;将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的型面上以将坯料的型面填充成平面;翻转坯料,以坯料的另一侧原有的平面或由低熔点合金浇注形成的平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的平面上加工零件的一侧型面,直至完成零件所有型面的加工;将型面上的低熔点合金溶解,完成零件的加工。
Description
技术领域
本发明涉及型面铣削加工技术领域,特别地,涉及一种复杂型面零件的加工方法
背景技术
对于型面为不规则的曲面或者沿周向具有多个型面的这类复杂型面零件,特别是当零件尺寸比较小或者零件壁薄时,在通过数控铣削、线切和/或割切分多次加工型面时,没有规则的平面作为定位面,零件难以装夹定位,造成加工积累误差大,零件的尺寸难以保证,由于需要压紧零件加工,当零件的一侧型面加工完之后再加工相对的另一侧的型面时,加工面没有支撑平面,零件呈悬空状态,极易变形。
发明内容
本发明提供了一种复杂型面零件的加工方法,以解决现有的复杂型面零件加工时零件变形且加工误差大的技术问题。
根据本发明的一个方面,提供一种复杂型面零件的加工方法,包括以下步骤:将原材料粗加工成多面体结构状的坯料;以坯料的任一平面作为支撑型面加工的支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面上加工零件的一侧型面;将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的型面上以将坯料的型面填充成平面;翻转坯料,以坯料的另一侧原有的平面或由低熔点合金浇注形成的平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的平面上加工零件的一侧型面,直至完成零件所有型面的加工;将型面上的低熔点合金溶解,完成零件的加工。
进一步地,多面体结构状的坯料包括两端用于夹持定位的呈多面体结构状的固定座、设于两端固定座之间的呈多面体结构状的用于加工型面的加工段以及用于连接加工段和固定座的无需加工型面的非型面段;加工段型面的加工以非型面段的中心轴线以及与加工段连接的一端的端面作为加工的找正基准;加工段和非型面段的长度之和等于加工后零件的长度;加工段的周向轮廓大于或等于零件的最大轮廓;固定座的各平面与加工段上同侧的平面齐平。
进一步地,将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的型面上之后,加工坯料的另一侧型面之前,还包括以下步骤:在非型面段的外壁面以及与加工段连接的一端的端面进行磨削加工,以使非型面段的中心轴线与两端固定座的各平面平行;在坯料上浇注低熔点合金后形成的平面进行磨削加工,以使坯料上浇注低熔点合金后形成的平面与固定座的同侧平面齐平。
进一步地,将型面上的低熔点合金溶解后,将两端固定座切割去除,得到所需加工的零件。
进一步地,加工段呈长方体状;以坯料的一侧面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在加工段上与支撑平面相对的侧面上加工出零件的一侧型面;将坯料翻转90度后以坯料的另一侧面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在加工段上与支撑平面相对的侧面上加工出零件的一侧型面;将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的两侧型面上以将加工段填充成平面;以坯料的浇注低熔点合金所形成的一侧平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在加工段上与支撑平面相对的侧面上加工出零件的一侧型面;将坯料翻转90度后以坯料的浇注低熔点合金所形成的另一侧平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在加工段上与支撑平面相对的侧面上加工出零件的一侧型面。
进一步地,型面的加工,包括以下步骤:以坯料的任一平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面进行粗加工,得到一侧留有余量的型面;翻转坯料以坯料的另一平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面进行粗加工,得到一侧留有余量的型面;以上述方式加工得到一侧或多侧留有余量的型面之后,将熔成液态的低熔点合金浇注至留有余量的型面上以将留有余量的型面填充成平面。
进一步地,将留有余量的型面填充成平面之后,还包括以下步骤:以一侧留有余量的型面浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料与支撑平面相对的一侧面进行精加工,得到一侧无余量的型面;翻转坯料以坯料上另一侧留有余量的型面浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料与支撑平面相对的一侧面进行精加工,得到一侧无余量的型面;以上述方式加工得到一侧或多侧无余量的型面之后,将留有余量的型面上的低熔点合金溶解;将熔成液态的低熔点合金浇注至无余量的型面上以将无余量的型面填充成平面;以无余量型面浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在留有余量的型面上进行精加工,将余量去除。
进一步地,坯料加工完一侧型面或多侧型面之后,在型面上浇注低熔点合金之前,包括以下步骤:将加工完一侧或多侧型面的坯料进行时效处理以提高坯料的抗变形能力和稳定性。
进一步地,完成所有的型面的加工并将型面上的低熔点合金溶解去除后,将型面进行抛光。
进一步地,将加工一侧或多侧型面的坯料从加工床上取下,清理干净后安装于浇注装置中进行低熔点合金的浇注,浇注装置包括与零件相配合的顶面和两端设有开口的装配槽以及安装于装配槽两端开口处的用于将零件两端固定的挡板,浇注的熔液从装配槽顶面的开口浇注至零件上方的型面上。
本发明具有以下有益效果:
本发明的复杂型面零件的加工方法,首先通过将待加工的坯料制备成多面体结构状,以坯料的任一平面作为用于支撑型面加工的支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,将坯料上与支撑平面相对的一侧面上加工得到零件的一侧型面,然后通过在型面上浇注液态的低熔点合金,从而将坯料的型面填充成平面,再以坯料的原有平面或浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上在坯料上与支撑平面相对的另一侧面上进行型面的加工,直至完成零件所有型面的加工并将型面上的低熔点合金溶解后得到所需加工的零件,整个加工过程中,加工不同的型面时,零件均有支撑平面,因此零件不会变形且易于控制尺寸精确。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明优选实施例的复杂型面零件的坯料的结构示意图;
图2是本发明优选实施例的浇注装置的结构示意图。
图例说明:
1、固定座;2、加工段;21、型面;3、非型面段;4、装配槽;5、挡板;6、压板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的复杂型面零件的坯料的结构示意图;图2是本发明优选实施例的浇注装置的结构示意图。
如图1所示,本实施例的复杂型面零件的加工方法,包括以下步骤:将原材料粗加工成多面体结构状的坯料;以坯料的任一平面作为支撑型面21加工的支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面上加工零件的一侧型面21;将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的型面21上以将坯料的型面21填充成平面;翻转坯料,以坯料的另一侧原有的平面或由低熔点合金浇注形成的平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的平面上加工零件的一侧型面21,直至完成零件所有型面21的加工;在本实施例中,在坯料上加工完一侧型面21或多侧型面21之后,将零件安装于浇注装置中,将低熔点合金溶液浇注于型面21上。可选地,在加工坯料一侧型面21的同时将低熔点合金浇注于型面21上。其中,将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的型面21上以将坯料的型面21填充成形成平面与原平面齐平或比原平面高0mm-0.4mm。在将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的型面21上以将坯料的型面21填充成用于夹持定位的定位平面和/或用于支撑型面21加工的支撑平面之后,再以坯料的原有平面作为支撑平面或以型面21浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面铣削加工出其他侧的型面21。本发明的复杂型面零件的加工方法,首先通过将待加工的坯料制备成多面体结构状,以坯料的任一平面作为用于支撑型面21加工的支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,将坯料上与支撑平面相对的一侧面上加工得到零件的一侧型面21,然后通过在型面21上浇注液态的低熔点合金,从而将坯料的型面21填充成平面,再以坯料的原有平面或浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上在坯料上与支撑平面相对的另一侧面上进行型面21的加工,直至完成零件所有型面21的加工并将型面21上的低熔点合金溶解后得到所需加工的零件,整个加工过程中,加工不同的型面时,零件均有支撑平面,因此零件不易变形且尺寸易于控制精确。在浇注液态的低熔点合金之前,将零件进行250℃-300℃的时效处理以去除应力,提高稳定性。
多面体结构状的坯料包括两端用于夹持定位的呈多面体结构状的固定座1、设于两端固定座1之间的呈多面体结构状的用于加工型面21的加工段2以及用于连接加工段2和固定座1的无需加工型面的非型面段3;加工段2型面的加工以非型面段3的中心轴线以及与加工段2连接的一端的端面作为加工的找正基准;加工段2和非型面段3的长度之和等于加工后零件的长度;加工段2的周向轮廓大于或等于零件的最大轮廓;固定座1各平面和加工段2上同侧的平面齐平。在本实施例中,一端的固定座1与加工段2连接,非型面段3将另一端的固定座1与加工段2连接。非型面段3为圆柱状。以非型面段3的中心轴线以及与加工段2连接的一端的端面建立加工的定位坐标系。在本实施例中,加工段2和两端的固定座1均为长方体状,固定座1的长度为20mm-30mm。
合金浇注至坯料的型面21上之后,加工坯料的另一侧型面21之前,还包括以下步骤:在非型面段3的外壁面以及与加工段2连接的一端的端面进行磨削加工,以使非型面段3的中心轴线与两端固定座1的各平面平行;在坯料上浇注低熔点合金后形成的平面进行磨削加工,以使坯料上浇注低熔点合金后形成的平面与固定座1的同侧平面齐平。
在本实施例中,加工段2呈长方体状;以坯料的一侧面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在加工段2上与支撑平面相对的侧面上加工出零件的一侧型面21;将坯料翻转90度后以坯料的另一侧面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在加工段2上与支撑平面相对的侧面上加工出零件的一侧型面21;将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的两侧型面21上以将加工段2填充成平面;以坯料的浇注低熔点合金所形成的一侧平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在加工段2上与支撑平面相对的侧面上加工出零件的一侧型面21;将坯料翻转90度后以坯料的浇注低熔点合金所形成的另一侧平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在加工段2上与支撑平面相对的侧面上加工出零件的一侧型面21。加工段2呈长方体状,因此在加工一侧型面21时以坯料相对的另一侧面作为支撑面,铣削时的力垂直支撑面,因此零件的加工面有支撑而不会变形。可选地,加工段2为三棱柱体状或五棱柱体状。以坯料的一面或以坯料浇注好低熔点合金的一面作为支撑平面之前均对坯料的不同面进行磨削加工以确保支撑平面的平行度以及支撑平面与坯料其他平面的角度符合要求。在本实施例中,加工前检查加工段2相邻两侧面的垂直度。
将型面21上的低熔点合金溶解后,将两端固定座1切割去除,得到所需加工的零件。固定座1的长度尺寸为20mm-30mm。采用线切割的方式将两端的固定座1去除后留下的非型面段3和完成型面21加工的加工段2则为完成加工的复杂型面零件。
在本实施例中,型面21的加工,包括以下步骤:以坯料的任一平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面进行粗加工,得到一侧留有余量的型面21;翻转坯料以坯料的另一平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面进行粗加工,得到一侧留有余量的型面21;以上述方式加工得到一侧或多侧留有余量的型面21之后,将熔成液态的低熔点合金浇注至留有余量的型面21上以将留有余量的型面21填充成平面。将留有余量的型面21填充成平面之后,还包括以下步骤:以一侧留有余量的型面21浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料与支撑平面相对的一侧面进行精加工,得到一侧无余量的型面21;翻转坯料以坯料上另一侧留有余量的型面21浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料与支撑平面相对的一侧面进行精加工,得到一侧无余量的型面21;以上述方式加工得到一侧或多侧无余量的型面21之后,将留有余量的型面21上的低熔点合金溶解;将熔成液态的低熔点合金浇注至无余量的型面21上以将无余量的型面21填充成平面;以无余量型面21浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在留有余量的型面21上进行精加工,将余量去除。以坯料上的任一平面作为支撑平面,在与支撑平面相对的平面上进行型面的加工,再将低熔点合金浇注于加工完型面上填充成平面,再以低熔点填充后的平面作为支撑平面,在原本作为支撑平面的平面上进行相对侧型面的加工,由于先加工完的型面在后面加工相对侧型面时,先加工的型面受切削力的影响产生变形,因此对于先加工的型面首先进行粗加工,再对相对侧的型面进行精加工,最后再对先加工的型面进行精加工将粗加工后留有的余量去除,由于先加工的型面在进行精加工切削去余量时的切削力小,因此不会使精加工完的相对侧的型面产生变形。由于以浇注完低熔点合金后形成的平面作为支撑平面,对相对的平面进行型面21加工时,整个坯料受切削力影响时产生的振动小,加工面不易晃动,从而避免由于胚料振动和加工面晃动造成型面的尺寸出现误差,因此加工精度高。在以坯料的原平面作为支撑平面时对加工面进行粗加工,加工后的型面21留有0.5mm-0.8mm的余量;以坯料上浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面时对加工面进行精加工。
如图2所示,完成所有的型面21的加工并将型面21上的低熔点合金溶解去除后,将型面21进行抛光。将加工一侧或多侧型面21的坯料从加工床上取下,清理干净后安装于浇注装置中进行低熔点合金的浇注,浇注装置包括与零件相配合的顶面和两端设有开口的装配槽4以及安装于装配槽4两端开口处的用于将零件两端固定的挡板5,浇注的溶液从装配槽4顶面的开口浇注至零件上方的型面21上。通过螺钉或弓形夹将挡板5固定于装配槽4的两端。可选地,还包括用于将零件压于装配槽4内的压板6。装配槽4的深度尺寸比零件的高度尺寸大0.3mm-0.4mm,使熔成液态的低熔点合金浇注到铣出的型面21上后形成与型面21铣削加工前相同高度的平面。装配槽4的宽度尺寸比零件的宽度尺寸不得大于0.01mm,避免熔成液态的低熔点合金浇注到铣出的型面21上时向下流至零件的其他面。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种复杂型面零件的加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
将原材料粗加工成多面体结构状的坯料;
以坯料的任一平面作为支撑型面(21)加工的支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面上加工零件的一侧型面(21);
将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的型面(21)上以将坯料的型面(21)填充成平面;
翻转坯料,以坯料的另一侧原有的平面或由低熔点合金浇注形成的平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的平面上加工零件的一侧型面(21),直至完成零件所有型面(21)的加工;
将型面(21)上的低熔点合金溶解,完成零件的加工;
多面体结构状的坯料包括两端用于夹持定位的呈多面体结构状的固定座(1)、设于两端固定座(1)之间的呈多面体结构状的用于加工型面(21)的加工段(2)以及用于连接加工段(2)和固定座(1)的无需加工型面的非型面段(3);加工段(2)型面的加工以非型面段(3)的中心轴线以及与加工段(2)连接的一端的端面作为加工的找正基准;以非型面段(3)的中心轴线以及与加工段(2)连接的一端的端面建立加工的定位坐标系;加工段(2)和非型面段(3)的长度之和等于加工后零件的长度;加工段(2)的周向轮廓大于或等于零件的最大轮廓;固定座(1)的各平面与加工段(2)上同侧的平面齐平;
将熔成液态的低熔点合金浇注至坯料的型面(21)上之后,加工坯料的另一侧型面之前,还包括以下步骤:
在非型面段(3)的外壁面以及与加工段(2)连接的一端的端面进行磨削加工,以使非型面段(3)的中心轴线与两端固定座(1)的各平面平行;
在坯料上浇注低熔点合金后形成的平面进行磨削加工,以使坯料上浇注低熔点合金后形成的平面与固定座(1)的同侧平面齐平;
型面(21)的加工,包括以下步骤:
以坯料的任一平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面进行粗加工,得到一侧留有余量的型面(21);
翻转坯料以坯料的另一平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料上与支撑平面相对的一侧面进行粗加工,得到一侧留有余量的型面(21);
以上述方式加工得到一侧或多侧留有余量的型面(21)之后,将熔成液态的低熔点合金浇注至留有余量的型面(21)上以将留有余量的型面(21)填充成平面;
以一侧留有余量的型面(21)浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面,将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料与支撑平面相对的一侧面进行精加工,得到一侧无余量的型面(21);
翻转坯料以坯料上另一侧留有余量的型面(21)浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在坯料与支撑平面相对的一侧面进行精加工,得到一侧无余量的型面(21);
以上述方式加工得到一侧或多侧无余量的型面(21)之后,将留有余量的型面(21)上的低熔点合金溶解;
将熔成液态的低熔点合金浇注至无余量的型面(21)上以将无余量的型面(21)填充成平面;
以无余量型面(21)浇注低熔点合金后形成的平面作为支撑平面将坯料压紧定位于加工机床上,在留有余量的型面(21)上进行精加工,将余量去除。
2.根据权利要求1所述的复杂型面零件的加工方法,其特征在于,
将型面(21)上的低熔点合金溶解后,将两端固定座(1)切割去除,得到所需加工的零件。
3.根据权利要求1所述的复杂型面零件的加工方法,其特征在于,坯料加工完一侧型面(21)或多侧型面(21)之后,在型面上浇注低熔点合金之前,包括以下步骤:
将加工完一侧或多侧型面(21)的坯料进行时效处理以提高坯料的抗变形能力和稳定性。
4.根据权利要求1所述的复杂型面零件的加工方法,其特征在于,
完成所有的型面(21)的加工并将型面(21)上的低熔点合金溶解去除后,将型面(21)进行抛光。
5.根据权利要求1所述的复杂型面零件的加工方法,其特征在于,
将加工一侧或多侧型面(21)的坯料从加工床上取下,清理干净后安装于浇注装置中进行低熔点合金的浇注,
浇注装置包括与零件相配合的顶面和两端设有开口的装配槽(4)以及安装于装配槽(4)两端开口处的用于将零件两端固定的挡板(5),浇注的熔液从装配槽(4)顶面的开口浇注至零件上方的型面(21)上。
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