CN112338624A - 防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法 - Google Patents

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朱梦
刘韬
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Abstract

本发明公开了一种防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，包括切削加工前，向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡，待液态蜡凝固后形成固体蜡隔离层，将支板空腔和复杂型腔与切削加工异物隔离；切削加工后，熔化固体蜡隔离层。本发明有效解决了大型复杂型腔及支板类零件防止加工过程中铁屑等异物进入型腔和支板腔体导致的不便于清理的问题，本发明的方法容易实施，成本低，效果好。

Description

防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，特别是一种大型复杂型腔及支板类零件防切削加工异物残留的高效、低成本方法。
背景技术
对于机械加工来说，在加工过程中无疑会产生各种切削，特别是对一些型腔和支板空腔结构，一旦异物进入狭小型腔和管路，必然导致后续很难清理和排除。而各种异物对产品的影响来说，一方面会影响其结构的完整性，同时，根据不同的产品来说，更严重的是影响其油路畅通，甚至会发生产品失效等严重事故。所以，对于型腔及支板型腔类零件结构，在不开放的设计结构加工中，如何防止加工异物，成为现代制造业中非常关注的问题。而针对一些特殊焊接材料，如钛合金等航空用材，由于其自身的物理特性，不能与低熔点合金等接触，所以在防异物处理上，不能采用低熔点合金浇注的方式进行保护和防护。
同时，基于零组件的复杂结构，不能采用设计工装夹具的方式进行加工异物防护和保护。此外，从使用简洁、简单、可操作性、成本等多方面考虑，寻求一种高效，低成本的防护技术，对于现代制造业来说，是各方正努力探索和探讨的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，在不腐蚀零件材料的前提下，能够快捷、高效的防止切削加工异物，实现零件切削过程中腔体的保护和防护，且实现方法具备成本低，易实施的特点。
本发明就是针对背景技术中提到的这种普遍性的切削异物残留问题和难题，进而提出了利用工业蜡在液态时流动性好，在固态时有一定强度的物理特性，且蜡与零件基体材料不发生腐蚀反应，通过液态浇注，固态凝固硬化，对型腔和支板型腔以及狭小空间结构进行有效防护，防止加工过程中的切削等异物进入型腔，防止多余物的产生。
本发明的具体技术方案如下：
防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，大型复杂零件具有支板空腔结构和复杂型腔，
切削加工前，向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡，待液态蜡凝固后形成固体蜡隔离层，将支板空腔和复杂型腔与切削加工异物隔离；
切削加工后，熔化固体蜡隔离层。
作为一种选择，向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡，且液态蜡凝固后完全填充满支板空腔的腔体空间和复杂型腔的腔体空间。该方法的优势在于可以把支板空腔和复杂型腔全部填充满，完全隔离异物，异物无法进入支板空腔和复杂型腔，而且对支板空腔和复杂型腔有较好的支撑作用，缺点在于完全填充支板空腔和复杂型的时间较长，液态蜡使用量较大，增加了零件的自重。
作为一种选择，向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡之前，先在支板空腔和复杂型腔内填充纺织纤维，然后注入液态蜡，确保液态蜡凝固后至少封闭支板空腔的开口处和复杂型腔的开口处，切削加工后，熔化固体蜡的同时将纺织纤维一并取出。该方法的优点在于大幅减少了液态蜡的浇注时间和用量，无需完全用液态蜡填充满支板空腔和复杂型腔，而是先用纺织纤维填充，纺织纤维作为骨架支撑，液态蜡附着在纺织纤维上。该方法无需确认支板空腔和复杂型腔内部是否填充满，只需保证支板空腔和复杂型腔的开口处是否形成封闭隔离蜡层，避免异物进入支板空腔和复杂型腔内部。
作为一种选择，向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡，液态蜡凝固后仅在支板空腔内壁表面和复杂型腔内壁表面形成完整的固体蜡层。该方法的优势在于不用填充满支板空腔和复杂型腔，只是在表面形成隔离蜡层。该方法区别于前述两种方法的特点在于允许异物进入支板空腔和复杂型腔，但是异物只会附着在固体蜡隔离层表面，当切削加工结束后，熔化固体蜡隔离层时，熔化态的蜡会包裹异物一起流出支板空腔和复杂型腔。
进一步，向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡之前，在支板空腔内壁表面和复杂型腔内壁表面铺设纺织纤维。纺织纤维作为固体蜡层的骨架提高了固体蜡层的强度，避免切削加工时固体蜡层破裂。
优选的，所述液态蜡为石蜡，液态蜡的注入温度为57～63℃。
作为一种选择，注入液态蜡时分多次注入，待前一次注入的液态蜡凝固后再进行下一次液态蜡注入。
作为一种选择，所述切削加工后，在57～63℃条件下熔化固体蜡隔离层。
所述大型复杂零件的材质为钛合金或高温合金。
优选的，支板空腔的开口处和复杂型腔的开口处固体蜡隔离层厚度为8～10mm，支板空腔内壁表面和复杂型腔内壁表面形成的完整固体蜡层厚度为8～10mm，避免过厚的固体蜡层因自重原因在切削加工过程中脱离支板空腔内壁表面和复杂型腔内壁表面。
与现有技术相比，本发明提供了一种能够有效防止大型复杂型腔及支板类零件切削加工异物残留的方法，该方法高效率、低成本、不腐蚀零件材料，且切削加工后零件型腔中充填物容易去除。本发明利用了工业蜡(石蜡)在液态流动性好，在固态时有一定强度的物理特性，通过液态进行浇注，工业蜡在固态凝固硬化的情况下对复杂型腔、支板型腔以及狭小空间结构实现有效防护，防止加工过程中的切削异物进入型腔，防止多余物的产生和残留。
附图说明
图1是本发明中大型复杂零件型腔示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明提供了一种高效、低成本且能够有效解决大型复杂型腔及支板类零件切削加工异物残留的方法，防止加工过程中的切削异物进入型腔，防止多余物的产生和残留。
本发明的工作原理是：利用液态蜡的流动性在支板空腔和复杂型腔中形成隔离层，当液态蜡凝固后，隔离层具备了一定的强度，从而将切削加工过程中产生的异物隔离。本发明的基本操作是切削加工前向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡，切削加工后熔化固态蜡。
根据上述原理，本发明有三种不同的实现方式：
第一种，采用液态蜡完全填充满支板空腔和复杂型腔的腔体，不留空隙，从而避免异物进入支板空腔和复杂型腔的腔体空间；
第二种，先采用纺织纤维填充支板空腔和复杂型腔，然后再注入液态蜡，确保液态蜡凝固后封闭支板空腔和复杂型腔的开口处，从而形成封闭空间，液态蜡可以完全充满支板空腔和复杂型腔的腔体，也可以部分填充支板空腔和复杂型腔的腔体，纺织纤维在这里既作为填充物的附着骨架，又与凝固后的液态蜡一起起到支撑支板空腔和复杂型腔的作用；
第三种，仅仅在支板空腔内壁表面和复杂型腔内壁表面形成一层固体蜡层，此时，允许异物进入支板空腔和复杂型腔的腔体，但异物无法与零件表面接触，固体蜡层起到隔离作用，待切削加工完成后，熔化态的蜡将包裹着异物一起流出支板空腔和复杂型腔。纺织纤维作为固体蜡层凝固时的骨架，避免蜡层开裂。
下面以第二种方法为例详细说明本发明的实施方案，如图1所示，根据型腔结构，首先采用破布或棉布等纺织纤维(例如破布或棉布)对型腔进行充填，一方面减小型腔的空间，减少蜡的充填量，同时，经过破布或棉布的充填，对后期浇注的液态蜡有物理支撑作用，即液态蜡有附着体，蜡冷却凝固后，提高了封填区域蜡的刚性和硬度，不会导致零件在加工过程中固体蜡的脱落。
一般而言，采用第二种防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法包括下述步骤：
步骤1，根据零件形状，对型腔和支板进行棉布填充，即根据型腔及支板腔，选用破布或棉布充填大的型腔区域，起到对液态蜡的支撑和附着作用；
步骤2，固态蜡熔化，将蜡置于容器内进行加热，使其熔化成液态，工业固态蜡加热到57～63℃熔化后便于流动和充填型腔；
步骤3，对需保护的区域进行液体蜡浇注和充填，将熔化的液态蜡充分浇注到需要保护的型腔内，使其凝固后，对型腔形成密闭保护，使异物不能进入。充填蜡厚度8～10mm即可，厚度不能影响切削加工；
步骤4，冷却凝固及查补浇注；
步骤5，切削加工；
步骤6，清除表面切屑；
步骤7，熔化填充蜡，并取出，即将完成加工的零件，整体加热到57～63℃时填充蜡熔化，然后取出蜡；
步骤8，取出填充棉布。
实施例1
涡轮支撑机匣为TA15钛合金材料，属于大型复杂复杂型腔和支板型腔结构，总体有三层型腔结构，包括通气和通油等管路。按本发明的方法，在机械加工前，用棉布对支板和型腔内部进行密实封填，然后将蜡进行熔化，对整体型腔进行液态蜡浇注，浇注厚度8至10mm，不影响后续加工。通过本方法，零件加工完成后，采用10mm内窥金对型腔和支板型腔进行检查，未发现切削屑等异物。
实施例2
GH4648合金材料制作的滑油座，其为多油路、多通气管路零件结构，且内外均需进行车削和铣削加工。在使用本发明加工之前，均需多次反复进行油路和管路切削异物清理。按本发明的处理方法，在加工前，直接将各管路和油路浇注蜡，通过蜡密封，然后进行后续各种铣削和切削加工，带加工完成后，将蜡熔化取出，不需进行额外的型腔和管路异物清理，加工效率提高20％以上，防护方法有效。
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 (9)

1.防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，大型复杂零件具有支板空腔结构和复杂型腔，其特征在于：
切削加工前，向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡，待液态蜡凝固后形成固体蜡隔离层，将支板空腔和复杂型腔与切削加工异物隔离；
切削加工后，熔化固体蜡隔离层。
2.根据权利要求1所述的防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，其特征在于：向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡，且液态蜡凝固后完全填充满支板空腔的腔体空间和复杂型腔的腔体空间。
3.根据权利要求1所述的防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，其特征在于：向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡之前，先在支板空腔和复杂型腔内填充纺织纤维，然后注入液态蜡，确保液态蜡凝固后至少封闭支板空腔的开口处和复杂型腔的开口处，切削加工后，熔化固体蜡的同时将纺织纤维一并取出。
4.根据权利要求1所述的防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，其特征在于：向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡，液态蜡凝固后仅在支板空腔内壁表面和复杂型腔内壁表面形成完整的固体蜡层。
5.根据权利要求4所述的防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，其特征在于：向支板空腔和复杂型腔注入液态蜡之前，在支板空腔内壁表面和复杂型腔内壁表面铺设纺织纤维。
6.根据权利要求1所述的防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，其特征在于：所述液态蜡为石蜡，液态蜡的注入温度为57～63℃。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，其特征在于：注入液态蜡时分多次注入，待前一次注入的液态蜡凝固后再进行下一次液态蜡注入。
8.根据权利要求1所述的防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，其特征在于：所述切削加工后，在57～63℃条件下熔化固体蜡隔离层。
9.根据权利要求1所述的防止大型复杂零件切削加工异物残留的方法，其特征在于：所述大型复杂零件的材质为钛合金或高温合金。
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