CN111168130B - Af1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械加工的技术领域，具体涉及一种AF1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法。本发明提供的方法通过大切削深度径向分层与小切削深度轴向分层相结合的工艺方法实现AF1410钢大型、复杂结构零件的淬火强化后精密、高效、低成本加工。通过本发明的方法刀具使用寿命可以达到10～20小时，极大降低了刀具磨损及加工成本。同时有效抑制了刀具振动，提高了加工效率及零件质量。实现了该材料零件淬火强化后精密、低损耗铣削加工。

Description

AF1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法
技术领域
本发明属于机械加工的技术领域，具体涉及一种AF1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法。
背景技术
AF1410钢又称16Co14Ni10Cr2Mo钢，受材料淬火后内部组织变化及零件结构影响，部分大型、结构复杂且具有严格装配要求的该材料精加工零件在淬火强化后，于空间三个维度方向上均发生不同程度的不可控变形，导致零件不符合三维图样要求。为解决此问题，最直接可控的方式为颠覆传统工艺方案，实施淬火强化后再进行零件铣削加工的工艺策略。但AF1410钢淬火强化后硬度大幅度提升，通常在HRC50以上，且切削抗力大、切削温度高、切屑与刀具易发生粘结、刀具磨损严重，目前并无针对此材料零件淬火强化后的行之有效的铣削方案。铣削过程中可能出现加工振动、刀具严重崩齿、甚至切削刃大面积脱离、加工余量大，切削效率极低等问题，影响零件尺寸精度、表面质量及加工效率。基于此，本发明提出了一种AF1410钢零件淬火强化后铣削工艺方法，实现此类材料大型、复杂结构零件的淬火强化后精密、高效、低成本加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种AF1410钢大型复杂结构零件淬火强化后铣削方案，解决由于材料硬度过高导致的加工振动及刀具磨损严重，零件质量及切削效率低的问题，实现零件最终尺寸符合三维图样要求。
本发明的技术方案为：
一种AF1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法，其包括以下步骤：
1、制备零件铣削加工所使用的工装7，所述工装7采用工艺耳片1与零件腹板5同时定位的方式压紧零件；
2、选择五轴机床、且该五轴机床具有高压冷却系统，将零件及工装7放置于五轴机床上；
3、由于零件材料硬度在HRC50以上，选择硬度在HRC90～92的YW类硬质合金刀具；
4、根据零件不同区域特征，选用不同长度的刀具进行分区加工，其中，浅槽区选用短刀具，深槽区选用长刀具，具体地：
加工零件外形2、零件筋条3及零件缘条4时，选用直径在φ20～φ40之间的刀具，采用大切削深度径向分层的切削方法，即轴向采用满切削刃切削方式，使刀具在刃长方向上均匀受力，径向设置切削宽度ae为0.3～0.8mm，分层铣削，降低切削力及切削热，提高零件表面质量；
加工零件腹板5时，选用直径在φ20～φ40之间的刀具，采用小切削深度轴向分层的切削方法，即设置切削深度ap为0.3～0.5mm，轴向分层铣削；
安装铣刀，根据上述的切削宽度ae及切削深度ap的设定，设置切削速度v为35～45mm·min-1、每齿进给量fz为0.05～0.07mm，运行数控程序，完成除零件转角6以外部分的加工；
5、加工零件转角6，选用直径在φ16～φ20之间，且小于零件转角6直径的刀具，零件转角6处加工同样采用大切削深度径向分层的铣削方式，设置切削宽度ae为0.3～0.8mm；控制铣刀切削速度v为35～45mm·min-1、每齿进给量fz为0.01～0.02mm。
本发明的效果和益处是：
通过使用本发明提供的AF1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法，刀具使用寿命可以达到10～20小时，极大降低了刀具磨损及加工成本。同时有效抑制了刀具振动，提高了加工效率及零件质量。实现了该材料零件淬火强化后精密、低损耗铣削加工。
附图说明
图1为零件结构特征示意图；
图2为大切削深度径向分层切削方法示意图；
图3为小切削深度轴向分层切削方法示意图
图4为零件工装结构示意图。
图中：1工艺耳片；2零件外形；3零件筋条；4零件缘条；5零件腹板；6零件转角；7工装；701底座；702工艺耳片支撑；703腹板支撑；704验刀装置；705吊环。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在所附多个附图中，同样的或等同的部件(元素)以相同的附图标记标引。
在本发明的描述中，需要说明的是，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。
本发明提供的AF1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法通过大切削深度径向分层与小切削深度轴向分层相结合的工艺方法实现AF1410钢大型、复杂结构零件的淬火强化后精密、高效、低成本加工。首先，如图1、2所示，加工零件外形2、零件筋条3及零件缘条4时，通过轴向大切深切削，使刀具在刃长方向上均匀受力，解决刀具振动、磨损严重，使用寿命低的问题。通过径向分层，解决切削力及切削热过高的问题。并且，如图1所示，需要根据零件不同区域特征，选用不同长度的刀具进行分区加工。浅槽区选用短刀具，深槽区选用长刀具，来提高加工效率及零件表面质量。其次，如图1、3所示，加工零件腹板5时，通过小切削深度轴向分层解决切削力大，腹板振动严重的问题，保证零件尺寸精度。另外，需要采用硬度在HRC90～92的YW类硬质合金铣刀，以避免“硬碰硬”的切削过程中刀具崩齿，甚至切削刃大面积脱落。同时零件转角处需单独加工，仍采用大切削深度径向分层工艺方法。但加工参数有别于其余部位加工参数。
具体地，本发明提供的AF1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法包括以下步骤：
1、制备零件铣削加工所使用的工装。防止加工过程中零件腹板振颤，采用工艺耳片与零件腹板同时定位的方式压紧零件。
2、选择五轴机床、且该五轴机床具有高压冷却系统，保证铣削过程冷却液充足，有效降低切削区域温度。将零件及工装放置于机床上。
3、由于零件材料硬度在HRC50以上，选择硬度在HRC90～92的YW类硬质合金刀具，防止刀具崩齿，甚至切削刃大面积脱落。
4、根据零件不同区域特征，选用不同长度的刀具进行分区加工。浅槽区选用短刀具，深槽区选用长刀具，合理利用刀具，提高加工效率及零件表面质量。
5、加工零件外形、零件筋条及零件缘条时，选用直径在φ20～φ40之间的刀具，采用大切削深度径向分层的切削方法。即轴向采用满切削刃切削方式，使刀具在刃长方向上均匀受力，提高刀具使用寿命的同时降低刀具振动。径向设置切削宽度ae为0.3～0.8mm，分层铣削，降低切削力及切削热，提高零件表面质量。
6、加工零件腹板时，选用直径在φ20～φ40之间的刀具，采用小切削深度轴向分层的切削方法。即设置切削深度ap为0.3～0.5mm，轴向分层铣削。
7、安装铣刀，根据切削宽度ae及切削深度ap的设定，设置切削速度v为35～45mm·min-1、每齿进给量fz为0.05～0.07mm。运行数控程序，完成除零件转角以外部分的加工。防止铣削温度过高，需向加工区域喷射充足冷却液。
8、需要单独处理零件转角。防止转角处材料去除量较大，刀具折断，选用直径在φ16～φ20之间，且小于转角直径的刀具。转角处加工同样采用大切削深度径向分层的铣削方式。设置切削宽度ae为0.3～0.8mm；控制铣刀切削速度v为35～45mm·min-1、每齿进给量fz为0.01～0.02mm。其中每齿进给量fz应小于加工零件筋条3的每齿进给量。
实施例
参见图1至图4，在本实施例中，AF1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法包括以下步骤，
1、如图4所示，设计铣削加工专用的工装7。防止加工过程中零件腹板5振颤，采用工艺耳片1与零件腹板5同时定位的方式压紧零件，如图1所示。
2、选择五轴机床、且该五轴机床应具有高压冷却系统。将零件及工装7放置于机床上。
3、由于零件材料硬度在HRC50以上，为防止刀具崩齿，甚至切削刃大面积脱落，选择HRC90～92的YW类硬质合金刀具。
4、如图1所示，根据零件不同区域特征，选用不同长度的刀具进行分区加工。加工区域Ⅰ时选用下刀深短的铣刀，加工区域Ⅱ时选用下刀深长的铣刀。
5、如图2所示，采用大切削深度径向分层的切削方法，设置切削宽度ae为0.3～0.8mm，加工零件外形2、零件筋条3及零件缘条4。
6、如图3所示，设置切削深度ap为0.3～0.5mm，采用小切削深度轴向分层的切削方法加工零件腹板5。
7、安装铣刀，当ae为0.3～0.8mm、ap为0.3～0.5mm时，控制切削速度v为35～45mm·min-1、每齿进给量fz为0.05～0.07mm。运行数控程序，完成零件除零件转角6以外的其余部位加工。防止铣削温度过高，需向加工区域喷射充足冷却液。
8、处理零件转角6时，同样采用大切削深度径向分层的铣削方式。设置切削宽度ae为0.3～0.8mm；控制铣刀切削速度v为35～45mm·min-1、每齿进给量fz为0.01～0.02mm。完成零件转角6的加工。
以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (1)

1.一种AF1410钢大型复杂结构零件淬火后铣削方法，其特征在于，其包括以下步骤：
1、制备零件铣削加工所使用的工装(7)，所述工装(7)采用工艺耳片(1)与零件腹板(5)同时定位的方式压紧零件；
2、选择五轴机床、且该五轴机床具有高压冷却系统，将零件及工装(7)放置于五轴机床上；
3、由于零件材料硬度在HRC50以上，选择硬度在HRC90～92的YW类硬质合金刀具；
4、根据零件不同区域特征，选用不同长度的刀具进行分区加工，其中，浅槽区选用短刀具，深槽区选用长刀具；
加工零件外形(2)、零件筋条(3)及零件缘条(4)时，选用直径在φ20～φ40之间的刀具，采用大切削深度径向分层的切削方法，即轴向采用满切削刃切削方式，使刀具在刃长方向上均匀受力，径向设置切削宽度ae为0.3～0.8mm，分层铣削，降低切削力及切削热，提高零件表面质量；
加工零件腹板(5)时，选用直径在φ20～φ40之间的刀具，采用小切削深度轴向分层的切削方法，即设置切削深度ap为0.3～0.5mm，轴向分层铣削；
安装铣刀，根据上述的切削宽度ae及切削深度ap的设定，设置切削速度v为35～45mm·min-1、每齿进给量fz为0.05～0.07mm，运行数控程序，完成除零件转角以外部分的加工；
5、加工零件转角(6)，选用直径在φ16～φ20之间，且小于转角直径的刀具，零件转角(6)处加工同样采用大切削深度径向分层的铣削方式，设置切削宽度ae为0.3～0.8mm；控制铣刀切削速度v为35～45mm·min-1、每齿进给量fz为0.01～0.02mm。
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