CN112171198B - 一种栅格结构零件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种栅格结构零件的加工方法，包括依次进行的粗铣零件、去除机加工应力、铣基准、半精铣零件、去除机加工应力、铣基准、精铣零件和钻孔、去除工艺边。其中，粗铣时按照：第一次正面粗铣、反面粗铣、第二次正面粗铣的顺序进行加工，在半精铣和精铣时都按照先铣转接R再铣栅格曲面的顺序进行，安装边反面毛料及中间两处工艺边放在最后加工，加工两头工艺边反面时，使其低于零件反面顶面。本发明改善了零件的加工工艺性，避免转接R处的过切，提高了零件支撑刚性，提高了零件制造精度及表面质量。

Description

一种栅格结构零件的加工方法

技术领域

本发明涉及叶栅加工技术领域，特别是全曲面薄壁栅格结构零件的加工方法。

背景技术

图1～图3为一种反推叶栅零件示意图，该零件具有栅格结构。如图1～图3所示，零件中间为栅格结构，左、右两侧边为安装边，且安装边上有8处孔。该零件在加工过程中有以下特点：

第一，此类零件所有面都为曲面，没有可以用作基准的平面；

第二，一般情况下曲面与曲面之间的转接R处余量大于曲面余量，现有方法是曲面和转接R一起加工，在加工到转接R时，由于余量突然变大，容易造成振刀，进而容易造成转接R附近过切；

第三，零件所有壁厚都较薄(2.5mm),零件刚性较差；

第四，零件材料为铝合金，铝合金变形快、变形大的特性给尺寸保证带来了困难；同时此零件栅格曲面需要正、反面衔接，现有加工方法在精加工前没有将应力充分释放，造成在栅格曲面留下接刀痕。

发明内容

本发明旨在提出一种栅格结构零件的加工方法，改善零件的加工工艺性，避免转接R处的过切，提高零件支撑刚性，提高零件制造精度及表面质量。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种栅格结构零件的加工方法，零件的栅格由曲面围合形成，零件的左、右两侧端为曲面安装边，包括以下步骤，

步骤1，粗铣零件，铣出零件的栅格结构，同时铣出零件外侧四条工艺边，其中两条分布在零件左、右两侧端的安装边上，另外两条分布在零件前、后两侧的中间位置，保留安装边反面毛料；

步骤2，去除步骤1中粗铣零件时产生的机加应力；

步骤3，铣基准，铣加工四条工艺边的上、下端面；

步骤4，半精铣零件，半精铣零件的所有表面，留余量，且先铣转接R处余量，再铣栅格曲面余量，半精铣时保留安转边反面毛料，并保留四条工艺边；

步骤5，去除步骤4中半精铣零件时产生的机加应力；

步骤6，铣基准，铣加工四条工艺边的上、下端面；

步骤7，精铣零件及钻孔，去除零件所有余量，精铣时首先去除中间栅格面余量，其次铣掉前、后两侧工艺边，再次铣掉安装边反面毛料，最后钻孔；

步骤8，去除左、右两侧端的工艺边(即左、右安装边相连的工艺边)。

优选的，所述步骤1中，粗铣保留安装边反面毛料时保证其与工艺边等高，且四条工艺边反面低于零件反面顶部。

优选的，所述步骤1中，粗铣中间栅格时按照第一次正面粗铣(零件装夹时正面朝上时所进行的粗铣加工)，然后反面粗铣(零件装夹时反面朝上时所进行的粗铣加工)，最后第二次正面粗铣的顺序加工。

进一步，所述第一次正面粗铣使用三轴加工中心从正面去除余量；所述反面粗铣时应用五轴加工中心从反面去除余量；所述第二次正面粗铣使用五轴加工中心从正面去除剩下的多余余量，使得留下的余量均匀。

优选的，所述步骤2中采用热处理的方式去除零件的机加应力。

优选的，所述步骤4中，半精铣时按照正面半精铣曲端面→正面半精铣转接R→正面半精铣栅格曲面→反面半精铣曲端面→反面半精铣转接R→反面半精铣栅格曲面顺序加工，且半精铣转接R分多层加工。

优选的，所述步骤5中，采用自然时效的方式去除零件的机加应力。

优选的，所述步骤7中，精铣时按照正面精铣曲端面→正面精铣转接R→正面精铣栅格曲面→反面精铣曲端面→反面精铣转接R→反面精铣栅格曲面→反面铣掉前、后两侧工艺边→铣加工安装边反面→钻孔的顺序加工；

铣加工安装边反面时按照粗铣→精铣转接R→精铣曲面的顺序加工。

优选的，所述步骤8中，将零件安装在切断装置上，找正零件中心，铣加工去除零件左、右两端的两条工艺边。

栅格结构零件安装边切断装置，包括，

底座，所述底座上有两条间隔布置的支撑面，支撑面上开有数量与栅格结构零件安装边上螺孔数量一致的孔位，两条支撑面之间为向下凹陷的栅格结构零件的放置空间；

螺栓和螺母，所述螺栓和螺母可拆卸连接在支撑面的孔位中。

与现有加工方法和装置相比，本发明具备以下优点：

1、本发明在半精铣、精铣之前都安排去应力及铣基准工序，让机加应力充分释放，减少机加应力对零件表面质量的影响。

2、本发明在半精铣和精铣时都按照：铣转接R→铣栅格曲面的顺序进行，避免了转接R和栅格曲面同时加工时因转接R余量过大造成零件过切、断刀，最终提高了零件强度及表面质量；

3、本发明在加工时遵循：将安装边反面毛料及中间两处工艺边放在最后加工，提高了加工零件其它部位时零件刚性。

4、本发明在加工两头工艺边反面时，使其低于零件反面顶面，可以减少加工安装边反面时刀具夹持长度，进而提高安装边反面表面质量。

5、本发明在粗铣时按照：第一次正面粗铣、反面粗铣、第二次正面粗铣的顺序进行加工。传统经验中，粗铣按照正面粗铣、反面粗铣顺序进行加工。在正面粗铣时需要尽可能多的去除余量，又由于反面没有加工，导致在往下粗铣时余量瞬间变大，容易造成零件过切或断刀。更改后按照：第一次正面粗铣时去除大部分余量，再反面粗铣，最后再从正面去除多余余量(第二次正面粗铣)，由于此时反面余量已去除，第二次正面粗铣时余量大大减少，从而减少零件过切或断刀。

附图说明

图1为零件立体视图；

图2为图1中的正面视图；

图3为图1中的反面视图；

图4为零件的安装边视图；

图5为图4的俯视图；

图6为零件装夹在切断装置上的视图；

图7为切断装置的立体视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明：

本实施例中，栅格结构零件的最终成型图如图1～图3所示，该栅格结构零件的加工思路如下：

粗铣零件。铣出中间的栅格与四处的工艺边，去除大部分余量，并为后续加工留下均匀余量，如图4和图5。粗铣时保留安装边反面毛料，保证其与左、右两侧工艺边等高。粗铣中间栅格时按照以下顺序进行：第一次正面粗铣(零件装夹时正面朝上时所进行的粗铣加工)、反面粗铣(零件装夹时反面朝上时所进行的粗铣加工)、第二次正面粗铣。第一次正面粗铣可使用三轴加工中心从正面去除余量；反面粗铣时应用五轴加工中心从反面尽可能多的去除余量；第二次正面粗铣使用五轴加工中心从正面去除剩下的多余余量，使得留下的余量均匀。

去除应力。去除零件机加应力。

铣基准。铣加工四处工艺边的上、下端面。

半精铣零件。去除部分余量,为精加工留有均匀的余量，半精铣时保留工艺边及安装边反面毛料。由于转接R处的余量多，故先去除转接R处的余量，再去除栅格曲面的余量。

去除应力。去除零件机加应力。

铣基准。铣加工四处工艺边的上、下端面。

精铣零件及钻孔。在精铣时遵循以下原则：首先去除中间栅格余量，其次铣掉中间两处工艺边，再次铣掉安装边反面毛料，最后钻孔。去除中间栅格余量按照以下顺序：先铣加工转接R，再铣加工栅格曲面。

去除左、右两端工艺边(与安装边相连的工艺边)。如图6，将零件装在切断装置上，铣加工去除左、右两端工艺边。

如图7所示，切断装置由底座、螺栓、螺母组成。底座两支撑面与零件两头安装边凹面尺寸相同，用于支撑零件；底座两支撑面上各开有四个螺纹孔，螺纹孔的相对位置与零件上孔的相对位置相同；螺栓直径小于零件孔直径；将零件安装边凹面放在夹具支撑面上，确保8处孔对齐，拧入螺栓，拧紧螺母。

以下是加工栅格结构零件的完整过程：

(1)粗铣零件。如图4和图5，铣出中间的栅格与四周的四条工艺边，所有面留有1mm余量。粗铣遵循以下顺序：第一次正面粗铣→反面粗铣→第二次正面粗铣。在反面粗铣及第二次正面粗铣时去除拐角处(转接R位置)多余的余量。粗铣时保留安装边反面毛料，保证其与左、右两侧工艺边等高(如图4中所示，安装边反面留有余量并且反面与工艺边的端面等高或齐平)。

(2)热处理。对零件进行热处理，去除机加应力。

(3)铣基准。铣加工四处工艺边的上、下端面。

(4)半精铣零件。半精铣所有面，并留0.3mm余量。半精铣遵循以下顺序：正面半精铣曲端面→正面半精铣转接R→正面半精铣栅格曲面→反面半精铣曲端面→反面半精铣转接R→反面半精铣栅格曲面。半精铣转接R分多层加工，每层切深0.5mm。半精铣时仍保留安转边反面毛料及四处工艺边。

(5)自然时效。将零件在自然状态下放置48小时，去除机加应力。

(6)铣基准：铣加工四处工艺边的上、下端面。

(7)精铣零件及钻孔：精铣零件，去除余量。精铣时按照以下顺序：正面精铣曲端面→正面精铣转接R→正面精铣栅格曲面→反面精铣曲端面→反面精铣转接R→反面精铣格曲面面→反面铣掉前、后两处工艺边→铣加工安装边反面→钻孔。铣加工安装边反面时按照以下顺序进行：粗铣(留0.5mm余量)→精铣转接R→精铣栅格曲面。

(8)去除两头工艺边：如图7，将零件装在切断装置上，找正零件中心，铣加工去除零件左、右两端的两条工艺边。

如图6所示，栅格结构零件的切断装置夹具主要由螺栓1，螺母2和底座3组成。将零件两头安装边凹面装在底座3两支撑面上，保证零件安装边上8处孔与底座3两支撑面上8处孔对齐，拧入螺栓1，拧紧螺母2即可使用。

以上是本发明的实施方式之一，对于本领域的一般技术人员在上述实施案例的基础上可以做出多种变化，同样能够实现本发明的目的，但是，这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (8)

1.一种栅格结构零件的加工方法，零件栅格由曲面围合形成，零件的左、右两侧端为曲面安装边，其特征在于：包括以下步骤，

步骤1，粗铣零件，铣出零件的栅格结构，同时铣出零件四条工艺边，其中两条分布在零件左、右两端的安装边上，另外两条分布在零件前、后两端的中间位置，保留安装边反面毛料；

步骤2，去除步骤1中粗铣零件时产生的机加应力；

步骤3，铣基准，铣加工四条工艺边的上、下端面；

步骤4，半精铣零件，半精铣零件的所有表面，留余量，且先铣转接R处余量，再铣栅格曲面余量，半精铣时保留安转边反面毛料，并保留四条工艺边；半精铣时按照正面半精铣曲端面→正面半精铣转接R→正面半精铣栅格曲面→反面半精铣曲端面→反面半精铣转接R→反面半精铣栅格曲面的顺序加工，且半精铣转接R时分多层加工；

步骤5，去除步骤4中半精铣零件时产生的机加应力；

步骤6，铣基准，铣加工四条工艺边的上、下端面；

步骤7，精铣零件及钻孔，去除零件所有余量，精铣时首先去除中间栅格余量，其次铣掉前、后两侧工艺边，再次铣掉安装边反面毛料，最后钻孔；精铣时按照正面精铣曲端面→正面精铣转接R→正面精铣栅格曲面→反面精铣曲端面→反面精铣转接R→反面精铣栅格曲面→反面铣掉前、后两侧工艺边→铣加工安装边反面→钻孔的顺序加工；铣加工安装边反面时按照粗铣→精铣转接R→精铣曲面的顺序加工；

步骤8，去除左、右两侧的工艺边。

2.根据权利要求1所述的一种栅格结构零件的加工方法，其特征在于：所述步骤1中，粗铣保留安装边反面毛料时保证其与工艺边等高，且四条工艺边反面低于零件反面顶部。

3.根据权利要求1所述的一种栅格结构零件的加工方法，其特征在于：所述步骤1中，粗铣中间栅格时按照第一次正面粗铣，然后反面粗铣，最后第二次正面粗铣的顺序加工。

4.根据权利要求3所述的一种栅格结构零件的加工方法，其特征在于：

所述第一次正面粗铣使用三轴加工中心从正面去除余量；

所述反面粗铣时应用五轴加工中心从反面去除余量；

所述第二次正面粗铣使用五轴加工中心从正面去除剩下的多余余量。

5.根据权利要求1所述的一种栅格结构零件的加工方法，其特征在于：所述步骤2中采用热处理的方式去除零件的机加应力。

6.根据权利要求1所述的一种栅格结构零件的加工方法，其特征在于：所述步骤5中，采用自然时效的方式去除零件的机加应力。

7.根据权利要求1所述的一种栅格结构零件的加工方法，其特征在于：所述步骤8中，将零件安装在切断装置上，找正零件中心，铣加工去除零件左、右两侧的两条工艺边。

8.根据权利要求7所述的一种栅格结构零件的加工方法，其特征在于：所述切断装置包括，

底座（3），所述底座（3）上有两条间隔布置的支撑面，支撑面上开有数量与栅格结构零件安装边上螺孔数量一致的孔位，两条支撑面之间为向下凹陷的栅格结构零件的放置空间；

螺栓（1）和螺母（2），所述螺栓（1）和螺母（2）可拆卸连接在支撑面的孔位中。

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