CN109648157A - 一种结构件弱刚性缘条数控加工方法 - Google Patents

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黄方林
罗广权
王绍江
吴江
李天祥
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Abstract

本发明公开了一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，根据缘条和零件特点，选择适合零件的支撑位置，在零件粗加工过程中加工出具有一定尺寸的支撑结构，提高缘条刚性。该支撑结构由筋顶面、斜筋顶面、缘条连接面、腹板连接面共同组成。缘条连接面的高度根据缘条的实际情况调整，筋顶面与腹板面平行，斜筋顶面与腹板面成固定夹角。缘条加工完成后，采用数控加工方式去除支撑结构，通过将刀具抬离缘条和腹板表面的方式，保证零件轮廓不受影响，无需增加额外钳工工序。该方法能够有效地为薄壁、长尺寸、弱刚性缘条的数控加工提供支撑、提高刚性，减小加工振动和变形。

Description

一种结构件弱刚性缘条数控加工方法
技术领域
本发明涉及一种结构件缘条在数控加工中的工艺方法，尤其是一种针对结构件弱刚性缘条的数控加工工艺方法。
背景技术
随着现代设计手段和加工方法的不断优化改进，飞机结构件逐步向大型化、复杂化、整体化方向发展，在飞机结构件中出现了在大量的薄壁、长悬臂等弱刚性缘条结构。此类结构对零件的整体轮廓精度有着直接的影响，对加工制造精度有着严苛的要求，结构稳定性较差，极易受到切削力、装夹力的影响而发生颤振，出现加工质量问题。采用传统降低切削参数的方式，可减少数控加工过程刚性不足问题，但由于此类结构尺寸或面积通常较大，此种方式将大量增加加工时间，影响交付进度。此外，外加工艺凸台也是增加零件数控加工刚性的一种有效方式，然而此方法需要将凸台与缘条外轮廓相连，去除凸台时容易对缘条外轮廓产生影响，对于外形轮廓较为复杂的零件，适用性不强，去除凸台也需要增加额外的工时。
发明内容
本发明针对结构件弱刚性缘条结构，在加工过程中，受到切削力、装夹力等因素的作用下，容易发生颤振和变形，导致加工质量不稳定的问题，发明了一种飞机结构件弱刚性缘条数控加工工艺方法。
本发明的技术方案是：
一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，其特征在于，
步骤一、构建零件加工模型；
步骤二、在零件加工模型的缘条对应位置零件内轮廓处，设置支撑结构；
步骤三、根据建立的加工模型，编制支撑结构数控加工程序，支撑结构加工在内轮廓粗加工时完成，保证支撑结构的厚度和尺寸；
步骤四、根据建立的加工模型，编制支撑结构数控加工去除程序；
步骤五、精加工缘条尺寸到位，去除支撑结构，加工支撑结构与腹板连接处时，将加工刀具的刀具底部刀具侧刃抬离腹板表面0.05mm；加工支撑结构与缘条连接处时，将刀具侧刃抬离缘条表面0.05mm。
所述支撑结构的横截面呈梯形，包括：平筋顶，斜筋顶，缘条连接面，腹板连接面；平筋顶和腹板连接面为梯形的上底和下底；平筋顶与缘条连接，斜筋顶与腹板连接。
所述斜筋顶与腹板上表面的夹角为45度。
所述的支撑结构为等厚结构，厚度值D为4-5mm。
所述的支撑结构的高度h为缘条高度H的2/3。
所述的支撑结构平筋顶的宽度W为2mm。
本发明的一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，适用于铝合金、钛合金、不锈钢类零件弱刚性缘条结构的数控加工支撑；适用于长度大于或等于500mm、厚度小于或等于2mm的缘条结构；可以实现多种结构零件的外形缘条在数控加工过程中的刚性支撑。所述的支撑结构在粗加工过程中逐步形成，缘条精加工完成后采用数控加工一次性去除，无需钳工进行打磨处理，去除支撑结构的过程中：加工支撑结构与缘条连接位置时将刀具侧刃抬离缘条表面0.05mm，在加工支撑结构与腹板连接位置时将刀刀具底部抬离腹板表面0.05mm。
本发明的有益效果是：
1、通过设置支撑结构可以提高缘条结构数控加工过程中的稳定性，有助于减少缘条数加工过程中的变形和颤振；
2、支撑结构尺寸相对自由，可以根据缘条和腹板特点进行调整，实现任意结构形式缘条的数控加工支撑；
3、支撑结构无需耗费额外材料，可以充分利用零件加工余料，减少材料浪费，提高材料的利用率；
4、支撑结构去除可直接采用数控加工方式去除，可以降低钳工等辅助工序的工作量。
附图说明
图1为支撑结构模型示意图。
图中：（1）平筋顶，（2）斜筋顶，（3）腹板连接面（4）缘条连接面。
图2为支撑结构位置示意图
图中：（5）缘条，（6）腹板，（7）支撑结构，（8）零件加工模型。
图3为支撑结构尺寸示意图
图中：（1）平筋顶，（2）斜筋顶，（5）缘条，（6）腹板，（9）刀具，（10）刀具底部，（11）刀具侧刃。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明专利并不限于本实例。
见图1至图3，本发明一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，
步骤一、构建零件加工模型8；
步骤二、在零件加工模型8的缘条对应位置零件内轮廓处，设置支撑结构7；
步骤三、根据建立的加工模型，编制支撑结构数控加工程序，支撑结构7加工在内轮廓粗加工时完成，保证支撑结构7的厚度和尺寸；
步骤四、根据建立的加工模型，编制支撑结构7数控加工去除程序；
步骤五、精加工缘条5尺寸到位，去除支撑结构7，加工支撑结构7与腹板6连接处时，将刀具底部10抬离腹板6表面0.05mm；加工支撑结构与缘条连接处时，将刀具侧刃11抬离缘条表面0.05mm。
本发明的支撑结构7的横截面呈梯形，包括：平筋顶1，斜筋顶2，缘条连接面3，腹板连接面4；平筋顶1和腹板连接面4为梯形的上底和下底；平筋顶1与缘条5内表面连接，斜筋顶2与腹板6连接。本发明的斜筋顶1与腹板6上表面的夹角A为45度。支撑结构7为等厚结构，厚度值D为4-5mm。支撑结构7的高度h为缘条高度H的2/3。支撑结构7的平筋顶1的宽度W为2mm。
如图2所示步的缘条5的长度为600mm，厚度为2mm为典型的薄壁弱刚性结构，考虑其加工过程容易产生颤振，设置两个支撑结构7，支撑结构间距L设置为200mm，距离缘条两端距离为200mm。
缘条5安放位置确定后，对缘条尺寸进行计算，平筋顶1的宽度W为固定值，即 W=2mm，斜筋顶2与腹板6上表面的夹角也为固定值，即α=45度，缘条连接面4的高度h根据计算公式：h=H*2/3计算，缘条5高度H=24mm，则缘条连接面的高度h=16mm。
加工缘条尺寸到位后，采用数控加工方式去除支撑结构7，加工轨迹轴向分层，每层最后一刀加工时刀具9的刀具侧刃11远离缘条5内表面0.05mm，最后一层刀具9的刀具底部10远离腹板6上表面0.05mm。采用相同加工方法去除所有支撑结构。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，其特征在于，步骤为
步骤一、构建零件加工模型；
步骤二、在零件加工模型的缘条对应位置零件内轮廓处，设置支撑结构；
步骤三、根据建立的加工模型，编制支撑结构数控加工程序，支撑结构加工在内轮廓粗加工时完成，保证支撑结构的厚度和尺寸；
步骤四、根据建立的加工模型，编制支撑结构数控加工去除程序；
步骤五、精加工缘条尺寸到位，去除支撑结构，加工支撑结构与腹板连接处时，将加工刀具的刀具底部刀具侧刃抬离腹板表面0.05mm；加工支撑结构与缘条连接处时，将刀具侧刃抬离缘条表面0.05mm。
2.根据权利要求1所述一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，其特征在于，步骤二所述支撑结构的横截面呈梯形，包括：平筋顶，斜筋顶，缘条连接面，腹板连接面；平筋顶和腹板连接面为梯形的上底和下底；平筋顶与缘条连接，斜筋顶与腹板连接。
3.根据权利要求2所述一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，其特征在于，所述斜筋顶与腹板上表面的夹角A为45度。
4.根据权利要求1或所述一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，其特征在于，所述的支撑结构为等厚结构，厚度值D为4-5mm。
5.根据权利要求1或2所述一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，其特征在于，所述的支撑结构的高度h为缘条高度H的2/3。
6.根据权利要求1或2所述一种结构件弱刚性缘条数控加工方法，其特征在于，所述的支撑结构平筋顶的宽度W为2mm。
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