CN111054954B - 一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法，包括以下步骤：1）将零件本体通过定位夹具安装在机床工作台上，使零件本体的下表面与定位夹具上表面贴合，贴合所在平面作为夹装定位面；2）使用数控加工零件本体过程中，使用不同的铣刀，对零件本体中不同材料，分层进行铣削加工，铣刀均为摆线铣削；3）铣削完成后，去除毛边，完成加工。本发明通过分层加工能够保证零件加工时，夹层结构中不同材料使用不同的刀具，保证加工质量；在无法使用液体冷却液的情况下，采用摆线铣方式能够自动带走切屑，冷却充分，保证散热，改善条件，能够降低刀具的偏摆和颤振，切削力平稳，提高刀具寿命；切削热的有效扩散，提高了零件的加工质量和效率。

Description

一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法

技术领域

本发明涉及机械零件加工制造技术领域，具体是指一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法。

背景技术

随着航空技术的发展，新一代航空装备的要求越来越高，不锈钢铝蜂窝夹层结构以其质轻、比刚度高、比强度高、表面光洁度高，耐腐蚀等突出性质得到了广泛应用。不锈钢铝蜂窝夹芯零件作为新一代航空装备的组成部分，在整个航空装备的研制过程中具有至关重要的作用。目前，不锈钢铝蜂窝夹芯零件通常从上到下由不锈钢板、铝蜂窝夹芯和铝板组成，传统的铣削方法加工时由于不同材料的切削性能不一样，已无法完成不锈钢铝蜂窝夹芯零件的数控加工。传统的方法存在以下不足：首先，夹层结构中不同材料的加工性能不一样，需要采用不同的刀具进行加工，且蜂窝结构不允许使用液体冷却液，切削过程中产生大量的热量，会导致铝蜂窝融化，同时影响蜂窝夹层结构的胶接强度；其次，加工不同材料时刀具和切削性能不一致，零件易发生变形，影响零件的质量，同时加工过程中刀具磨损严重，增加零件加工的成本。因此改善不锈钢铝蜂窝夹芯零件的加工方式，提高零件的加工质量和效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种加工质量高，散热效果好，切削力平稳，能够提高切削刀具寿命，改善零件夹层的胶接强度，提高零件的加工质量和效率的不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法。

本发明通过下述技术方案实现：一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法，包括以下步骤：

（1）将零件本体通过定位夹具安装在机床工作台上，使零件本体的下表面与定位夹具上表面贴合，贴合所在平面作为夹装定位面；

（2）使用数控加工零件本体过程中，以夹装定位面为基准，分别使用不同的铣刀，依次针对零件本体中不同材料，分层进行铣削加工，所有铣刀均通过摆线铣削的方式对零件本体进行铣削；

（3）零件本体铣削完成后，去除零件本体加工后的毛边，从而完成整个零件本体的加工。

本技术方案的工作原理为，一是在不锈钢铝蜂窝夹芯零件数控加工过程中，不使用专用的加工刀具，依据零件夹层结构的材料不同，采用分层铣削的方法，选用不同的加工刀具，并使用摆线铣加工刀轨，实现不锈钢蜂窝芯零件的数控加工。在数控加工过程中，以零件夹层结构中铝板部分为定位基准进行装夹，确保夹层结构的不锈钢部分位于加工的最上方，然后采用分层铣削的方法，针对夹层结构中不同的材料，选用不同的刀具和加工参数，使用摆线铣加工刀轨，从上到下完成夹层结构中不锈钢层、铝蜂窝层和铝板层的加工，最后去除零件的毛边，完成零件的数控加工。本方法不需要订制专用的加工刀具，减少零件的加工成本，能够自动带走切屑，切削热能够得到有效的扩散，避免了加工过程中切削热导致的铝蜂窝融化，改善了零件夹层结构的胶接强度，提高了零件的加工质量和效率，同时能够降低刀具的偏摆和颤振，切削力平稳，提高了刀具的寿命。

在不锈钢铝蜂窝夹芯零件数控加工过程中，首先，将零件通过夹具安装在机床工作台上，且保证夹层结构的铝板与夹具贴合，作为装夹定位面；然后，使用不锈钢加工刀具采用摆线铣加工刀轨铣削夹层结构中的不锈钢钢板层，同时在零件加工的质量要求范围内，使不锈钢层比铝蜂窝层多铣削一部分，确保铝蜂窝层加工时不锈钢层与刀具不干涉；其次，使用专用的铝蜂窝铣削刀具采用摆线铣加工刀轨完成铝蜂窝层的加工，最后，对铝板层进行铣削，去除零件加工后的毛边，从而完成整个零件的加工。

为更好的实现本发明，进一步地，所述零件本体由上部的不锈钢层，中部的铝蜂窝层，下部的铝板层构成，零件本体通过定位夹具固定在机床工作台时，零件本体中铝板层的下表面与定位夹具上表面贴合，该贴合面为夹装定位面。

为更好的实现本发明，进一步地，所述零件本体的不锈钢层通过第一铣刀进行铣削，铝蜂窝层通过第二铣刀进行铣削，铝板层用过第三铣刀进行铣削；第一铣刀、第二铣刀、第三铣刀的刀轨相同，且第一铣刀的直径大于第二铣刀和第三铣刀的直径，第二铣刀的直径不小于第三铣刀的直径。

为更好的实现本发明，进一步地，所述第一铣刀为不锈钢铣刀，第二铣刀为菠萝铣刀，第三铣刀为铝合金加工铣刀。

为更好的实现本发明，进一步地，所述第三铣刀的长度不小于第二铣刀的长度。

为更好的实现本发明，进一步地，所述步骤（2）中，所述的摆线铣削是使铣刀的中轴线形成以圆形回环和流畅的跟随移动的轨迹的铣削方式。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过分层加工能够保证零件加工时，夹层结构中不同材料使用不同的刀具，保证加工质量；

（2）本发明能够在无法使用液体冷却液的情况下，采用摆线铣刀的铣削方式能够自动带走切屑，切削区域冷却充分，保证足够的散热，改善切削条件，同时采用摆线铣方式能够降低刀具的偏摆和颤振，切削力平稳，提高刀具寿命；

（3）本发明保证切削热的有效扩散，避免了铝蜂窝的受热融化，同时改善了零件夹层结构的胶接强度，提高了零件的加工质量和效率，适宜机械零件加工领域方面广泛的推广应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为本发明中不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工示意图。

其中：1—零件本体，11—不锈钢层，12—铝蜂窝层，13—铝板层，2—定位夹具，3—第一铣刀，4—第二铣刀，5—第三铣刀。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

本实施例的主要结构，如图1所示，一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法，包括以下步骤：

（1）将零件本体通过定位夹具安装在机床工作台上，使零件本体的下表面与定位夹具上表面贴合，贴合所在平面作为夹装定位面；

（2）使用数控加工零件本体过程中，以夹装定位面为基准，分别使用不同的铣刀，依次针对零件本体中不同材料，分层进行铣削加工，所有铣刀均通过摆线铣削的方式对零件本体进行铣削；

（3）零件本体铣削完成后，去除零件本体加工后的毛边，从而完成整个零件本体的加工。

具体实施方式为，在不锈钢铝蜂窝夹芯零件数控加工过程中，首先，将零件通过夹具安装在机床工作台上，且保证夹层结构的铝板与夹具贴合，作为装夹定位面；然后，使用不锈钢加工刀具采用摆线铣加工刀轨铣削夹层结构中的不锈钢钢板层，同时在零件加工的质量要求范围内，使不锈钢层比铝蜂窝层多铣削一部分，确保铝蜂窝层加工时不锈钢层与刀具不干涉；其次，使用专用的铝蜂窝铣削刀具采用摆线铣加工刀轨完成铝蜂窝层的加工，最后，对铝板层进行铣削，去除零件加工后的毛边，从而完成整个零件的加工。

在不锈钢铝蜂窝夹芯零件数控加工过程中，不使用专用的加工刀具，而是依据零件夹层结构的材料不同，采用分层铣削的方法，选用不同的加工刀具，并使用摆线铣加工刀轨，实现不锈钢蜂窝芯零件的数控加工。不锈钢铝蜂窝夹层零件加工过程中，依据零件夹层结构的组成，采用分层铣削的方法，以底层的铝板部分为基准，依据零件的余量和加工参数计算摆线铣加工刀轨，加工夹层结构的不锈钢部分，并依据质量要求在允许的范围内保证不锈钢部分的切削量比理论值稍大，然后，选择菠萝铣刀采用摆线铣加工刀轨完成铝蜂窝部分的加工，最后加工夹层结构的铝板部分，去除零件的毛边，完成不锈钢铝蜂窝夹芯零件的加工。不锈钢铝蜂窝夹层零件加工过程中，以零件夹层结构中铝板部分为定位基准，实现零件的装夹，且保证零件夹层结构中不锈钢部分位于加工位置的最上方。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了零件本体1结构，如图1所示，所述零件本体1由上部的不锈钢层11，中部的铝蜂窝层12，下部的铝板层13构成，零件本体1通过定位夹具2固定在机床工作台时，零件本体1中铝板层11的下表面与定位夹具2上表面贴合，该贴合面为夹装定位面。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了铣刀的数量，如图1所示，所述零件本体1的不锈钢层11通过第一铣刀3进行铣削，铝蜂窝层12通过第二铣刀4进行铣削，铝板层13用过第三铣刀5进行铣削；第一铣刀3、第二铣刀4、第三铣刀5的刀轨相同，且第一铣刀3的直径大于第二铣刀4和第三铣刀5的直径，第二铣刀4的直径不小于第三铣刀5的直径。通过软件工具获取零件加工位置的摆线铣刀轨，选取不锈钢材料的加工刀具进行加工，且在不锈钢板层加工过程中，保证刀具径向加工多铣削0.05mm，避免后续材料加工时与不锈钢板发生干涉。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了各种铣刀的种类，所述第一铣刀3为不锈钢铣刀，第二铣刀4为菠萝铣刀，第三铣刀5为铝合金加工铣刀。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了第三铣刀5和第二铣刀4，所述第三铣刀5的长度不小于第二铣刀4的长度。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步限定了摆线铣削的过程，所述步骤（2）中，所述的摆线铣削是使铣刀的中轴线形成以圆形回环和流畅的跟随移动的轨迹的铣削方式。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

可以理解的是，根据本发明一个实施例的零件本体1结构，例如不锈钢层11和铝蜂窝层12等部件的工作原理和工作过程都是现有技术，且为本领域的技术人员所熟知，这里就不再进行详细描述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将零件本体通过定位夹具安装在机床工作台上，使零件本体的下表面与定位夹具上表面贴合，贴合所在平面作为夹装定位面；

（2）进行数控加工零件本体过程中，以夹装定位面为基准，分别使用不同的铣刀，依次针对零件本体中不同材料，分层进行铣削加工，所有铣刀均通过摆线铣削的方式对零件本体进行铣削；

（3）零件本体铣削完成后，去除零件本体加工后的毛边，从而完成整个零件本体的加工；

所述零件本体由上部的不锈钢层，中部的铝蜂窝层，下部的铝板层构成，零件本体通过定位夹具固定在机床工作台时，零件本体中铝板层的下表面与定位夹具上表面贴合，该贴合面为夹装定位面；

所述零件本体的不锈钢层通过第一铣刀进行铣削，铝蜂窝层通过第二铣刀进行铣削，铝板层用第三铣刀进行铣削；第一铣刀、第二铣刀、第三铣刀的刀轨相同，且第一铣刀的直径大于第二铣刀和第三铣刀的直径，第二铣刀的直径不小于第三铣刀的直径。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法，其特征在于，所述第一铣刀为不锈钢铣刀，第二铣刀为菠萝铣刀，第三铣刀为铝合金加工铣刀。

3.根据权利要求2所述的一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法，其特征在于，所述第三铣刀的长度不小于第二铣刀的长度。

4.根据权利要求1~3任一项所述的一种不锈钢铝蜂窝夹芯零件加工方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述的摆线铣削是使铣刀的中轴线形成以圆形回环和流畅的跟随移动的轨迹的铣削方式。

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