CN112719373A - 闭式型腔轮廓内角清角加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种闭式型腔轮廓内角清角加工方法，步骤包括：步骤1、粗加工：使用大直径铣刀(1)对待加工的闭式型腔轮廓进行粗加工；步骤2、精加工：使用小直径铣刀(2)对粗加工后的闭式型腔轮廓进行精加工；步骤3、清根加工：使用方身铣刀(6)对精加工后的闭式型腔轮廓进行内角清根加工。根据本发明提供的闭式型腔轮廓内角清角加工方法通过使用工序集中的数控加工方法对闭式型腔轮廓内角进行加工，解决了因工序不集中需要多次装夹可能造成的加工质量问题，保证零件质量达到要求，缩短了工序流转周期，提高了加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及数控加工领域，具体地，涉及闭式型腔轮廓内角清角加工方法，尤其涉及铝合金材料闭式型腔轮廓内角清角加工方法。
背景技术
目前航空航天数控加工领域绝大部分以铝合金材料加工为主，材料牌号一般为2A12、2A14的硬铝合金。此类零件闭式型腔轮廓较多，根据用途时常需要在型腔内角保持清角的设计要求，主要用于安装各类高精密零部件，而闭式型腔轮廓内角清角的加工在后续装配时有着极为重要的影响。目前应用最为广泛的是传统电火花工艺，是用装载标定电极对闭式型腔轮廓内角清角加工，其次是钳工工艺，是通过手工打磨的方式对闭式型腔轮廓内角清角加工。
现有电火花加工方法存在的问题：(1)因不同工序之间使用不同的设备，从而导致因装夹姿态变化、多次装夹、原点偏差等因素造成的轮廓侧壁接不平现象，从而影响表面质量；(2)由于电火花设备本身的加工原理，从而大大限制了其加工效率。
现有钳工打磨方法存在的问题：(1)操作工人的技能水平及加工经验直接影响到产品的成形精度，其手工作业的一致性较差、精度低，表面容易造成明显接痕；(2)使用磨头、锉刀、砂纸等工具手工作业的效率较低，且过程中易对其他特征区域造成划痕、划伤。
数控加工直接成形，以工序集中原则大幅提高产品加工效率及质量已成趋势。对此，亟需一种可靠的数控加工方法，实现闭式型腔轮廓内角的清根和侧壁过渡加工，一种基于数控加工的闭式型腔轮廓内角清角加工方法亟待被开发。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种闭式型腔轮廓内角清角加工方法。
根据本发明提供的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，步骤包括：
步骤1、粗加工：使用大直径铣刀对待加工的闭式型腔轮廓进行粗加工；
步骤2、精加工：使用小直径铣刀对粗加工后的闭式型腔轮廓进行精加工；
步骤3、清根加工：使用方身铣刀对精加工后的闭式型腔轮廓进行内角清根加工。
优选地，方身铣刀安装的主轴具备定向锁定功能。
优选地，小直径铣刀的刀具直径小于等于10毫米。
优选地，精加工的切削方向采用顺铣方向，小直径铣刀的中心点沿闭式型腔轮廓偏置小直径铣刀的刀具半径后形成的精加工切削轨迹线运动。
优选地，精加工后，闭式型腔轮廓为圆弧，圆弧的半径为小直径铣刀的刀具半径包络形成。
优选地，方身铣刀的刀具角度为90°，方身铣刀的切削刃宽度大于小直径铣刀的刀具半径。
优选地，清根加工时，方身铣刀的刀具中心点沿闭式型腔轮廓偏置方身铣刀的刀具半径后形成的清根加工切削轨迹线运动。
优选地，当方身铣刀的切入方向变化时，主轴定向锁定调整方身铣刀的刀具角度，刀具角度的调整值与闭式型腔轮廓的转角一致，并使得方身铣刀的直角边与闭式型腔轮廓角度平行。
优选地，方身铣刀的直角边与闭式型腔轮廓的平行度小于等于0.01毫米。
优选地，清根加工采用分层加工方法，层高为0.01～0.02毫米，进给速度为1000～2000毫米每分钟。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、通过使用工序集中的数控加工方法对闭式型腔轮廓内角进行加工，解决了因工序不集中需要多次装夹可能造成的加工质量问题，保证零件质量达到要求；
2、通过使用工序集中的数控加工方法对闭式型腔轮廓内角进行加工，缩短了工序流转周期，提高了加工效率；
3、通过设置方身铣刀安装在具备定向锁定功能的主轴，实现闭式型腔轮廓内角大于90°的清角。
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，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为闭式型腔轮廓的粗加工和精加工示意图；
图2为闭式型腔轮廓的清根加工示意图；
图3为方身铣刀的结构示意图。
图中：
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
图1～图3为本发明提供的一种闭式型腔轮廓内角清角加工方法的示意图。
根据本发明提供的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，步骤包括：
步骤1、粗加工：使用大直径铣刀1对待加工的闭式型腔轮廓进行粗加工。
如图1所示，选用刀具直径为16mm的大直径铣刀1沿粗加工切削轨迹线3对零件的闭式型腔轮廓进行粗加工，粗加工的切削方向采用顺铣方向，粗加工完成后，形成由大直径铣刀1与闭式型腔轮廓的零件切触点及闭式型腔轮廓的零件理论转角点与大直径铣刀1的刀具外轮廓包络而成的残料，粗加工转角残留区域的半径大小与大直径铣刀1的刀具半径相等。
步骤2、精加工：使用小直径铣刀2对粗加工后的闭式型腔轮廓进行精加工。
如图1所示，选用小直径铣刀2沿精加工切削轨迹线4对零件的闭式型腔轮廓进行精加工，小直径铣刀2的中心点沿闭式型腔轮廓偏置小直径铣刀2的刀具半径后形成的精加工切削轨迹线4运动。精加工的切削方向采用顺铣方向。小直径铣刀2的刀具直径小于等于10毫米，优选地，选用刀具直径为8毫米的小直径铣刀2。精加工后，闭式型腔轮廓为圆弧，圆弧的半径为小直径铣刀2的刀具半径包络形成。精加工完成后，形成由小直径铣刀2与闭式型腔轮廓的零件切触点及闭式型腔轮廓的零件理论转角点与小直径铣刀2的刀具外轮廓包络而成的残料，精加工转角残留区域5的半径大小与小直径铣刀2的刀具半径相等。
步骤3、清根加工：使用方身铣刀6对精加工后的闭式型腔轮廓进行内角清根加工。如图3所示，所述方身铣刀6的刀具角度为90°，包括铣刀本体9、刀片10和夹持杆11，方身铣刀6的切削刃宽度8大于小直径铣刀2的刀具半径。
步骤3包括：
步骤3.1、方身铣刀6安装的主轴具备定向锁定功能，使用主轴的定向锁定功能对方身铣刀6的刀具角度进行调整，使方身铣刀6的直角边与闭式型腔轮廓角度平行。当方身铣刀6的切入方向变化时，主轴定向锁定调整方身铣刀6的刀具角度，刀具角度的调整值与闭式型腔轮廓的转角一致，使得方身铣刀6的直角边与闭式型腔轮廓角度平行。优选地，方身铣刀6的直角边与闭式型腔轮廓的平行度小于等于0.01毫米。
步骤3.2、依据方身铣刀6的刀具半径以及闭式型腔轮廓特征编制单层顺铣的清根加工切削轨迹线7，如图2所示，沿闭式型腔轮廓偏置方身铣刀6的刀具半径形成清根加工切削轨迹线7“O1-O2-O3-O4”，方身铣刀6的刀具中心点沿清根加工切削轨迹线7以“O1-O2-O3-O4”的方向单层顺铣切削。清根加工切削轨迹线7中的“O2-O3”与闭式型腔轮廓“AB”平行，清根加工切削轨迹线7中的“O2-O3”与闭式型腔轮廓“AB”间的间距δ1为方身铣刀6的刀具宽度W的一半
清根加工切削轨迹线7中的“O3-O4”与闭式型腔轮廓“BC”平行，清根加工切削轨迹线7中的“O3-O4”与闭式型腔轮廓“BC”间的间距δ2为
∠ABC为闭式型腔轮廓“AB”与“BC”间的夹角。
步骤3.3、清根加工采用分层加工方法，按照根据清根加工切削轨迹线7进行层铣的方式编制整体刀具轨迹，每层的切入量计算公式为(切削刃宽度8-精加工转角残留区域5的半径)×0.005mm,精加工转角残留区域5的半径不得超过切削刃宽度8的
每层的层高为0.01～0.02毫米，进给速度为1000～2000毫米每分钟。
根据本发明提供的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，内角清角效率高、轮廓表面过渡光滑，以主轴定向锁定功能实现角度大于90°内角的清角，减少装夹次数、提高零件加工效率及精度。此外，同“电火花加工方案”相比，加工一致性好、效率高、表面质量优秀。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1、粗加工：使用大直径铣刀(1)对待加工的闭式型腔轮廓进行粗加工；
步骤2、精加工：使用小直径铣刀(2)对粗加工后的闭式型腔轮廓进行精加工；
步骤3、清根加工：使用方身铣刀(6)对精加工后的闭式型腔轮廓进行内角清根加工。
2.根据权利要求1所述的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，所述方身铣刀(6)安装的主轴具备定向锁定功能。
3.根据权利要求1所述的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，所述小直径铣刀(2)的刀具直径小于等于10毫米。
4.根据权利要求3所述的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，所述精加工的切削方向采用顺铣方向，所述小直径铣刀(2)的中心点沿闭式型腔轮廓偏置小直径铣刀(2)的刀具半径后形成的精加工切削轨迹线(4)运动。
5.根据权利要求4所述的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，所述精加工后，所述闭式型腔轮廓为圆弧，所述圆弧的半径为所述小直径铣刀(2)的刀具半径包络形成。
6.根据权利要求2所述的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，所述方身铣刀(6)的刀具角度为90°，方身铣刀(6)的切削刃宽度(8)大于小直径铣刀(2)的刀具半径。
7.根据权利要求6所述的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，所述清根加工时，所述方身铣刀(6)的刀具中心点沿闭式型腔轮廓偏置方身铣刀(6)的刀具半径后形成的清根加工切削轨迹线(7)运动。
8.根据权利要求7所述的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，当所述方身铣刀(6)的切入方向变化时，所述主轴定向锁定调整方身铣刀(6)的刀具角度，刀具角度的调整值与闭式型腔轮廓的转角一致，并使得方身铣刀(6)的直角边与闭式型腔轮廓角度平行。
9.根据权利要求8所述的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，所述方身铣刀(6)的直角边与闭式型腔轮廓的平行度小于等于0.01毫米。
10.根据权利要求9所述的闭式型腔轮廓内角清角加工方法，其特征在于，所述清根加工采用分层加工方法，层高为0.01～0.02毫米，进给速度为1000～2000毫米每分钟。
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