CN110899782B - 一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，确定对开机匣外型面自适应铣削加工轨迹规划，确定对开机匣外型面在线测量轨迹规划，通过软件后置处理方法，生成带有自适应铣削补偿变量的加工程序。确定自适应铣削刀具加工轨迹规划。刀具轨迹由纵向往复方式改为纵向单一方式，由原先的顺逆铣交替铣削改为全部顺铣方式，改善加工中刀具的切削受力状况，提高加工效率和表面质量。本发明的优点：经济效益显著，提高铣削加工效率20％以上，壁厚尺寸合格，表面质量提高一个等级。在保证零件加工质量的前提下，能够缩短铣削加工时间，提高加工效率，保证壁厚尺寸要求。零件加工质量稳定，加工效率明显提高，可以扩展至其它对开机匣外型面铣削加工上使用。

Description

一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法
技术领域
本发明涉及机械制造领域，该技术方案直接应用于航空发动机对开机匣外型面精铣提效加工。无论军品还是民品类似零件的外型面精铣都可以应用，特别涉及了一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法。
背景技术
对开机匣属于航空发动机机匣的典型零件，外型面复杂，壁厚较薄，毛料一般采用环锻件，材料为钛合金和高温合金等难加工材料，由于零件线切割后圆周状态一直不稳定，导致在加工外型面精铣工序时所有程序不能按统一刀长进行加工，操作者需要分区域多次进行测量，并根据每个区域的加工状态进行调整刀长来保证零件壁厚尺寸及表面接刀，加工效率低，零件表面质量得不到保证。
发明内容
本发明的目的是为了合理规划刀具轨迹和应用在线测量技术，找到一种能够提高对开机匣外型面铣削加工效率和保证壁厚尺寸的加工方法，满足生产需求，特提供了一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法。
本发明提供了一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，其特征在于：所述的对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，确定对开机匣外型面自适应铣削加工轨迹规划，确定对开机匣外型面在线测量轨迹规划，通过软件后置处理方法，生成带有自适应铣削补偿变量的加工程序。
在某延伸机匣外型面铣削，该机匣材料为高温合金，机匣外径Φ680mm，机匣安装边外圆直径Φ631mm，高度为142mm，零件上的加强筋将外型面分成6个加工区域，见图1所示。
原方案每个区域采用直径20R6.5铣刀采用纵向往复的加工方式，见图2所示，由于每个区域都存在不同程度的变形，采用同一个刀具补偿值加工，零件壁厚无法保证，每个区域先预留一定的余量进行粗加工，然后测量一次壁厚，根据壁厚的实际值，对刀具进行补偿后再精加工，该方法加工效率低，本项目具体实施步骤如下：
步骤(1)确定自适应铣削刀具加工轨迹规划。刀具轨迹由纵向往复方式改为纵向单一方式，见图3所示由原先的顺逆铣交替铣削改为全部顺铣方式，改善加工中刀具的切削受力状况，提高加工效率和表面质量。
步骤(2)确定自适应铣削在线测量轨迹规划。由于加工部位为复杂型面，通过测量外型面与安装边外圆的跳动情况和对比分析，外型面变形情况与安装边外圆圆周的跳动情况基本一致，将复杂曲面的跳动情况转化为安装边外圆的跳动情况，根据步骤(1)的刀具轨迹由软件自动提取工作台转动的角度值，根据相应的角度值，规划安装边外圆半径值的在线测量轨迹，开发UG软件的专用后置处理程序，生成G代码程序，进行测量安装边外圆跳动值，跳动值根据工作台角度值依次保存到机床系统变量C1……Cn中，见图4。
步骤(3)生成带有自适应铣削补偿变量的加工程序。根据步骤(1)的刀具轨迹，开发UG软件的专用后置处理程序，将步骤(2)中带有补偿值的跳动值变量C1……Cn，写入工作台转动的角度值对应的加工轨迹的刀具长度补偿L1……Ln，见图4，实现精铣型面一次精准加工到位，提高加工效率，提高表面加工质量。
核心技术是刀具轨迹规划、在线测量轨迹规划和带有自适应铣削补偿变量的加工程序。
对开机匣属于航空发动机机匣的典型零件，外型面复杂，壁厚较薄，毛料一般采用环锻件，材料为钛合金和高温合金等难加工材料，由于零件线切割后圆周状态一直不稳定，导致在加工外型面精铣工序时所有程序不能按统一刀长进行加工，操作者需要分区域多次进行测量，并根据每个区域的加工状态进行调整刀长来保证零件壁厚尺寸及表面接刀，加工效率低，零件表面质量得不到保证。本项目主要研究一种适合对开机匣外型面铣削的自适应加工方法，通过规划满足自适应加工的刀具轨迹和在线测量轨迹，完成加工自动测量和刀具补偿，实现提高对开机匣外型面铣削效率和表面质量的目的。
随着航空发动机技术的不断发展，对开机匣类零件的数量逐年增加，同时对于零件的效率和质量提出了更高的要求，随着现代机床先进制造技术的发展，加工中心的配置也是越来越先进，性能越来越高，加工方式也是逐渐向高速、高效、优质等方向发展，该方法对于对开机匣外型面铣削将会得到非常广泛的应用。
本发明的优点：
此方法将扩展至其它类似零件中使用，经济效益显著，提高铣削加工效率20％以上，壁厚尺寸合格，表面质量提高一个等级。
针对对开机匣外型面自适应铣削加工，该方法在保证零件加工质量的前提下，能够缩短铣削加工时间，提高加工效率，保证壁厚尺寸要求。目前，该方法已应用在延伸机匣外型面铣削加工中，现场使用效果较好，零件加工质量稳定，加工效率明显提高，可以扩展至其它对开机匣外型面铣削加工上使用。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为某对开机匣整体轮廓和外型面划分示意图；
图2为某对开机匣外型面铣削原方案的刀具轨迹图；
图3为某对开机匣外型面铣削改进后的刀具轨迹图；
图4为某对开机匣外型面测量及补偿示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，其特征在于：所述的对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，确定对开机匣外型面自适应铣削加工轨迹规划，确定对开机匣外型面在线测量轨迹规划，通过软件后置处理方法，生成带有自适应铣削补偿变量的加工程序。
在某延伸机匣外型面铣削，该机匣材料为高温合金，机匣外径Φ680mm，机匣安装边外圆直径Φ631mm，高度为142mm，零件上的加强筋将外型面分成6个加工区域，见图1所示。
原方案每个区域采用直径20R6.5铣刀采用纵向往复的加工方式，见图2所示，由于每个区域都存在不同程度的变形，采用同一个刀具补偿值加工，零件壁厚无法保证，每个区域先预留一定的余量进行粗加工，然后测量一次壁厚，根据壁厚的实际值，对刀具进行补偿后再精加工，该方法加工效率低，本项目具体实施步骤如下：
步骤(1)确定自适应铣削刀具加工轨迹规划。刀具轨迹由纵向往复方式改为纵向单一方式，见图3所示由原先的顺逆铣交替铣削改为全部顺铣方式，改善加工中刀具的切削受力状况，提高加工效率和表面质量。
步骤(2)确定自适应铣削在线测量轨迹规划。由于加工部位为复杂型面，通过测量外型面与安装边外圆的跳动情况和对比分析，外型面变形情况与安装边外圆圆周的跳动情况基本一致，将复杂曲面的跳动情况转化为安装边外圆的跳动情况，根据步骤(1)的刀具轨迹由软件自动提取工作台转动的角度值，根据相应的角度值，规划安装边外圆半径值的在线测量轨迹，开发UG软件的专用后置处理程序，生成G代码程序，进行测量安装边外圆跳动值，跳动值根据工作台角度值依次保存到机床系统变量C1……Cn中，见图4。
步骤(3)生成带有自适应铣削补偿变量的加工程序。根据步骤(1)的刀具轨迹，开发UG软件的专用后置处理程序，将步骤(2)中带有补偿值的跳动值变量C1……Cn，写入工作台转动的角度值对应的加工轨迹的刀具长度补偿L1……Ln，见图4，实现精铣型面一次精准加工到位，提高加工效率，提高表面加工质量。
核心技术是刀具轨迹规划、在线测量轨迹规划和带有自适应铣削补偿变量的加工程序。
对开机匣属于航空发动机机匣的典型零件，外型面复杂，壁厚较薄，毛料一般采用环锻件，材料为钛合金和高温合金等难加工材料，由于零件线切割后圆周状态一直不稳定，导致在加工外型面精铣工序时所有程序不能按统一刀长进行加工，操作者需要分区域多次进行测量，并根据每个区域的加工状态进行调整刀长来保证零件壁厚尺寸及表面接刀，加工效率低，零件表面质量得不到保证。本项目主要研究一种适合对开机匣外型面铣削的自适应加工方法，通过规划满足自适应加工的刀具轨迹和在线测量轨迹，完成加工自动测量和刀具补偿，实现提高对开机匣外型面铣削效率和表面质量的目的。
随着航空发动机技术的不断发展，对开机匣类零件的数量逐年增加，同时对于零件的效率和质量提出了更高的要求，随着现代机床先进制造技术的发展，加工中心的配置也是越来越先进，性能越来越高，加工方式也是逐渐向高速、高效、优质等方向发展，该方法对于对开机匣外型面铣削将会得到非常广泛的应用。
实施例2
本发明提供了一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，其特征在于：所述的对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，确定对开机匣外型面自适应铣削加工轨迹规划，确定对开机匣外型面在线测量轨迹规划，通过软件后置处理方法，生成带有自适应铣削补偿变量的加工程序。
在某延伸机匣外型面铣削，该机匣材料为高温合金，机匣外径Φ680mm，机匣安装边外圆直径Φ631mm，高度为142mm，零件上的加强筋将外型面分成6个加工区域，见图1所示。
原方案每个区域采用直径20R6.5铣刀采用纵向往复的加工方式，见图2所示，由于每个区域都存在不同程度的变形，采用同一个刀具补偿值加工，零件壁厚无法保证，每个区域先预留一定的余量进行粗加工，然后测量一次壁厚，根据壁厚的实际值，对刀具进行补偿后再精加工，该方法加工效率低，本项目具体实施步骤如下：
步骤(1)确定自适应铣削刀具加工轨迹规划。刀具轨迹由纵向往复方式改为纵向单一方式，见图3所示由原先的顺逆铣交替铣削改为全部顺铣方式，改善加工中刀具的切削受力状况，提高加工效率和表面质量。
步骤(2)确定自适应铣削在线测量轨迹规划。由于加工部位为复杂型面，通过测量外型面与安装边外圆的跳动情况和对比分析，外型面变形情况与安装边外圆圆周的跳动情况基本一致，将复杂曲面的跳动情况转化为安装边外圆的跳动情况，根据步骤(1)的刀具轨迹由软件自动提取工作台转动的角度值，根据相应的角度值，规划安装边外圆半径值的在线测量轨迹，开发UG软件的专用后置处理程序，生成G代码程序，进行测量安装边外圆跳动值，跳动值根据工作台角度值依次保存到机床系统变量C1……Cn中，见图4。
步骤(3)生成带有自适应铣削补偿变量的加工程序。
核心技术是刀具轨迹规划、在线测量轨迹规划和带有自适应铣削补偿变量的加工程序。
对开机匣属于航空发动机机匣的典型零件，外型面复杂，壁厚较薄，毛料一般采用环锻件，材料为钛合金和高温合金等难加工材料，由于零件线切割后圆周状态一直不稳定，导致在加工外型面精铣工序时所有程序不能按统一刀长进行加工，操作者需要分区域多次进行测量，并根据每个区域的加工状态进行调整刀长来保证零件壁厚尺寸及表面接刀，加工效率低，零件表面质量得不到保证。本项目主要研究一种适合对开机匣外型面铣削的自适应加工方法，通过规划满足自适应加工的刀具轨迹和在线测量轨迹，完成加工自动测量和刀具补偿，实现提高对开机匣外型面铣削效率和表面质量的目的。
随着航空发动机技术的不断发展，对开机匣类零件的数量逐年增加，同时对于零件的效率和质量提出了更高的要求，随着现代机床先进制造技术的发展，加工中心的配置也是越来越先进，性能越来越高，加工方式也是逐渐向高速、高效、优质等方向发展，该方法对于对开机匣外型面铣削将会得到非常广泛的应用。

Claims (2)

1.一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，其特征在于：所述的对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，包括对开机匣外型面自适应铣削加工轨迹规划，对开机匣外型面在线测量轨迹规划，通过软件后置处理方法，生成带有自适应铣削补偿变量的加工程序；步骤(1)确定自适应铣削刀具加工轨迹，刀具轨迹由纵向往复方式改为纵向单一方式，由原先的顺逆铣交替铣削改为全部顺铣方式，改善加工中刀具的切削受力状况，提高加工效率和表面质量；
步骤(2)确定自适应铣削在线测量轨迹，由于加工部位为复杂型面，通过测量外型面与安装边外圆的跳动情况和对比分析，外型面跳动情况与安装边外圆圆周的跳动情况一致，将外型面的跳动情况转化为安装边外圆圆周的跳动情况，刀具加工轨迹由软件自动提取工作台转动的角度值，根据相应的角度值，规划安装边外圆半径值的在线测量轨迹，开发UG软件的专用后置处理程序，生成G代码程序，进行测量安装边外圆跳动值，跳动值根据工作台角度值依次保存到机床系统变量C1……Cn中；
步骤(3)生成带有自适应铣削补偿变量的加工程序。
2.按照权利要求1所述的对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，其特征在于：根据步骤(1)的刀具加工轨迹，开发UG软件的专用后置处理程序，将跳动值变量C1……Cn，写入工作台转动的角度值对应的加工轨迹的刀具长度补偿L1……Ln，实现精铣型面一次精准加工到位，提高加工效率，提高表面加工质量。
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