CN113441765B - 一种双面框类零件的铣削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双面框类零件的铣削方法，包括步骤S1：粗铣毛坯上下面分别得到A框面和B框面，且B框面的工艺余量大于A框面预留的工艺余量；S2：无应力装夹，精铣A框面，加工至理论尺寸，无工艺余量；S3：精铣B框面，以步骤S2中精铣后的A框面的筋条和缘条顶面定位，在加工腹板时，采用轴向铣削不分层且以B框面的框格中心为起始点从内向外铣削腹板。本发明以精铣后的A框面的筋条与缘条为定位基准进行定位，无需额外的夹具；在粗铣得到B框面时预留较大的工艺预留，保证了精铣框面的加工强度；采用轴向铣削不分层且从内至外依次加工，解决了现有技术中腹板加工振动损坏的问题，保证了腹板的整体加工稳定性。

Description

一种双面框类零件的铣削方法

技术领域

本发明属于框类零件加工的技术领域，具体涉及一种双面框类零件的铣削方法。

背景技术

随着航空制造业的发展，飞机的结构性能，制造精度，表面质量，加工成本等要求不断提高。当前的航空结构件逐步趋向大型化，整体化，复杂化。其结构特征由最初单面三坐标少量框格结构发展为现在的双面五坐标多框格结构。为保证此类复杂结构件的加工要求，需要定制专用夹具，大幅增加了制造成本。

以铝合金框类零件为例，该类零件普遍存在双面多框格，薄壁腹板等结构。在加工第二面框格的过程中，由于第一面的框格已精加工至理论尺寸，导致在加工第二面的框格时，腹板底部无任何支撑，处于悬空状态。同时由于腹板理论厚度薄，零件整体刚性差，导致加工过程产生振动，造成加工后的腹板表面质量差，且腹板厚度极易过小，最终造成零件报废。

为实现悬空腹板结构的稳定加工，传统的工艺方法在加工会定制专用夹具，将筋条缘条沉入夹具内部，将已加工面的腹板与夹具定位面贴平，避免加工第二面时，腹板悬空产生振动。但该方法存在以下明显的不足之处：

（1）专用夹具花费成本过高，其价值甚至是零件本身的几倍甚至十几倍。

（2）专用夹具装夹和使用繁琐，部分夹具还需针对真空吸附区域铺叠密封条，费时费力。在使用过程中，专用夹具一旦有问题，修理过程相当困难。

（3）随着当前飞机的型号项目不断真多，各式各样的复杂零件层出不穷，为保证复杂零件的加工，需针对不同结构的零件定制相对应的专用夹具。长此以往，专用夹具越积累越多，导致大量占用工厂空间。

传统的工艺方法带来的成本高，使用繁琐，占用空间等问题严重影响了结构件的生产效率，无法满足我国快速发展的军民用飞机市场的巨大需求，因而设计开发更优质的工艺方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双面框类零件的铣削方法，旨在解决上述问题。本发明在精铣B框面时，以精铣后的A框面的筋条与缘条为定位基准进行定位，无需额外的夹具；在粗铣得到B框面时预留较大的工艺预留，保证了精铣框面的加工强度，保证了腹板加工的结构刚性；在精铣B框面时，首先采用铣刀进行轴向加工至理论位置，然后从内至外依次加工，解决了现有技术中腹板加工振动损坏的问题，保证了腹板的整体加工稳定性，实现高质量数控加工，具有较好的实用性。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种双面框类零件的铣削方法，包括以下步骤：

S1：粗铣毛坯上下面分别得到A框面和B框面，且B框面预留的工艺余量大于A框面预留的工艺余量；

S2：无应力装夹，精铣A框面，加工至理论尺寸，无工艺余量；

S3：精铣B框面，以步骤S2中精铣后的A框面的筋条和缘条顶面定位，在加工腹板时，采用轴向铣削不分层且以B框面的框格中心为起始点从内向外铣削腹板。

在本发明中，先将毛坯的两面均进行粗铣得到A框面和B框面，且B框面预留的工艺余量大于A框面预留的工艺余量。粗铣完成后将零件进行无应力装夹，再将A框面精铣到理论尺寸，此时由于B框面预留有较大的工艺余量，因此腹板的刚性较强，保证了加工的稳定性。在精铣B框面时，以精铣后的A框面的筋条和缘条顶面定位，不需要使用专用夹具，在精铣B框面的腹板时，铣刀采用轴向不分层、从内向外的螺旋走刀方式，由于轴向不分层，切削力大部分集中在轴向，径向未加工的位置保证了腹板整体的刚性强度高，加工的稳定性高，防止加工过程中产生振动，解决了现有技术中腹板加工振动受力损坏的问题。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S1中A框面预留的工艺余量为1-5mm，B框面预留的工艺余量为5-10mm。在精铣过程中，首先精铣A框面，其次精铣B框面。在精铣A框面时，由于B框面预留的工艺余量较大，因此在精铣A框面时可采用常规走刀方式；A框面预留的工艺余量小更易精铣加工；另一方面，在精铣B框面时，B框面上较大的工艺余量可保证其腹板的强度，防止腹板在精铣时产生振动。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S3包括以下步骤：

S3.1：以步骤S2中精铣后的A框面的筋条和缘条的顶面定位，先精铣B框面的筋条、缘条，且加工到理论尺寸；

S3.2：然后，采用直径D≤20mm的立铣刀精铣B框面的腹板，以腹板中心为起始点，采用由内向外的螺旋走刀方式铣削，所述立铣刀轴向不分层铣削，且径向铣削宽度a_e=(1/3~1/2)D，其中D为立铣刀的直径。

以精铣后的A框面的筋条和缘条顶面定位，无需使用专用夹具，先将B框面的筋条、缘条精铣加工到理论尺寸；再精铣B框面的腹板，精铣腹板时铣刀采用轴向不分层、从内向外的螺旋走刀方式，由于轴向不分层，切削力大部分集中在轴向，径向未加工的位置保证了腹板整体的刚性强度高，加工的稳定性高，防止加工过程中产生振动，解决了现有技术中腹板加工振动受力损坏的问题。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S1中使用立铣刀进行粗铣，且立铣刀的直径D≥25mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S3中采用立铣刀精铣B框面，且立铣刀的直径D≤20mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S3中轴向铣削不分层的铣削宽度为铣削刀具直径的1/3~1/2。

在粗铣时，由于腹板的厚度大，因此刚性较强，可以采用直径稍大的立铣刀来提高加工效率，减少切削时间；在精铣时，直径稍小的立铣刀在铣削时造成的振动力较小，尤其是在精铣B框面的腹板时，轴向铣削宽度的控制一方面保证了铣削速度，另一方面控制了腹板铣削用力程度，降低铣削振动。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S1中A框面和B框面分别包括若干个筋条、缘条、腹板，所述筋条、缘条、腹板构成若干个框格。

本发明的有益效果是：

（1）在精铣B框面时，以精铣后的A框面的筋条与缘条为定位基准进行定位，无需额外的夹具；在粗铣得到B框面时预留较大的工艺预留，保证了精铣框面的加工强度，保证了腹板加工的结构刚性；在精铣B框面时，首先采用铣刀进行轴向加工至理论位置，然后从内至外依次加工，解决了现有技术中腹板加工振动损坏的问题，保证了腹板的整体加工稳定性，实现高质量数控加工，具有较好的实用性；

（2）由于B框面预留有较大的工艺余量，因此腹板的刚性较强，保证了精铣A框面的稳定性；另一方面，在精铣B框面时，B框面上较大的工艺余量可保证其腹板的强度，防止腹板在精铣时产生振动，具有较好的实用性；

（3）在精铣B框面的腹板时，铣刀采用轴向不分层、从内向外的螺旋走刀方式，由于轴向不分层，切削力大部分集中在轴向，径向未加工的位置保证了腹板整体的刚性强度高，加工的稳定性高，防止加工过程中产生振动，有效解决了现有技术中腹板加工振动受力损坏的问题。

附图说明

图1为本发明的加工流程图；

图2为双面框类零件的结构示意图；

图3为双面框类零件的俯视图；

图4为图3中的C-C方向的剖视图；

图5为粗铣后A框面和B框面的腹板工艺余量的结构示意图；

图6为B框面的腹板工艺余量的结构示意图；

图7为精铣B框面腹板时立铣刀走刀轨迹的示意图；

图8为精铣B框面腹板时立铣刀切削方向的示意图；

图9为轴向铣削不分层的加工示意图。

其中：1、腹板；2、缘条；3、筋条；4、框格。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

实施例1：

一种双面框类零件的铣削方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：粗铣毛坯上下面分别得到A框面和B框面，且B框面预留的工艺余量大于A框面预留的工艺余量；

S2：无应力装夹，精铣A框面，加工至理论尺寸，无工艺余量；

S3：精铣B框面，以步骤S2中精铣后的A框面的筋条3和缘条2顶面定位，在加工腹板1时，采用轴向铣削不分层且以B框面的框格4中心为起始点从内向外铣削腹板1。如图9所示，轴向铣削不分层是指沿着轴向从序号1-3依次加工此处腹板1至理论位置的加工方式。

进一步地，如图2-图4所示，所述步骤S1中A框面和B框面分别包括若干个筋条3、缘条2、腹板1，所述筋条3、缘条2、腹板1构成若干个框格4。

在本发明中，先将毛坯的两面均进行粗铣得到A框面和B框面，且B框面预留的工艺余量大于A框面预留的工艺余量。粗铣完成后将零件进行无应力装夹，再将A框面精铣到理论尺寸，此时由于B框面预留有较大的工艺余量，因此腹板1的刚性较强，保证了加工的稳定性。在精铣B框面时，以精铣后的A框面的筋条3和缘条2顶面定位，不需要使用专用夹具，在精铣B框面的腹板1时，铣刀采用轴向不分层、从内向外的螺旋走刀方式，由于轴向不分层，切削力大部分集中在轴向，径向未加工的位置保证了腹板1整体的刚性强度高，加工的稳定性高，防止加工过程中产生振动，解决了现有技术中腹板1加工振动受力损坏的问题。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上进行优化，如图5和图6所示，所述步骤S1中A框面预留的工艺余量h1为1-5mm，B框面预留的工艺余量h2为5-10mm。在精铣过程中，首先精铣A框面，其次精铣B框面。在精铣A框面时，由于B框面预留的工艺余量较大，因此在精铣A框面时可采用常规走刀方式；A框面预留的工艺余量小更易精铣加工；另一方面，在精铣B框面时，B框面上较大的工艺余量可保证其腹板1的强度，防止腹板1在精铣时产生振动。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，所述步骤S3包括以下步骤：

S3.1：以步骤S2中精铣后的A框面的筋条3和缘条2的顶面定位，先精铣B框面的筋条3、缘条2，且加工到理论尺寸；

S3.2：然后，如图7、图8所示，采用直径D≤20mm的立铣刀精铣B框面的腹板1，以腹板1中心为起始点，采用由内向外的螺旋走刀方式铣削，所述立铣刀轴向不分层铣削，且径向铣削宽度a_e=(1/3~1/2)D，其中D为立铣刀的直径。

以精铣后的A框面的筋条3和缘条2顶面定位，无需使用专用夹具，先将B框面的筋条3、缘条2精铣加工到理论尺寸；再精铣B框面的腹板1，精铣腹板1时铣刀采用轴向不分层、从内向外的螺旋走刀方式，由于轴向不分层，切削力大部分集中在轴向，径向未加工的位置保证了腹板1整体的刚性强度高，加工的稳定性高，防止加工过程中产生振动，解决了现有技术中腹板1加工振动受力损坏的问题。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例是在实施例1或2的基础上进行优化，所述步骤S1中使用立铣刀进行粗铣，且立铣刀的直径D≥25mm。

进一步地，所述步骤S3中采用立铣刀精铣B框面，且立铣刀的直径D≤20mm。

进一步地，所述步骤S3中轴向铣削不分层的铣削宽度为铣削刀具直径的1/3~1/2。

在粗铣时，由于腹板1的厚度大，因此刚性较强，可以采用直径稍大的立铣刀来提高加工效率，减少切削时间；在精铣时，直径稍小的立铣刀在铣削时造成的振动力较小，尤其是在精铣B框面的腹板1时，轴向铣削宽度的控制一方面保证了铣削速度，另一方面控制了腹板1铣削用力程度，降低铣削振动。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双面框类零件的铣削方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：粗铣毛坯上下面分别得到A框面和B框面，且B框面预留的工艺余量大于A框面预留的工艺余量；

S2：无应力装夹，精铣A框面，加工至理论尺寸，无工艺余量；

S3：精铣B框面，以步骤S2中精铣后的A框面的筋条（3）和缘条（2）顶面定位，在加工腹板（1）时，采用轴向铣削不分层且以B框面的框格（4）中心为起始点从内向外铣削腹板（1）；

所述步骤S3包括以下步骤：

S3.1：以步骤S2中精铣后的A框面的筋条（3）和缘条（2）的顶面定位，先精铣B框面的筋条（3）、缘条（2），且加工到理论尺寸；

S3.2：然后，采用直径D≤20mm的立铣刀精铣B框面的腹板（1），以腹板（1）中心为起始点，采用由内向外的螺旋走刀方式铣削，所述立铣刀轴向不分层铣削，且径向铣削宽度a_e=(1/3~1/2)D，其中D为立铣刀的直径。

2.根据权利要求1所述的一种双面框类零件的铣削方法，其特征在于，所述步骤S1中A框面预留的工艺余量为1-5mm，B框面预留的工艺余量为5-10mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种双面框类零件的铣削方法，其特征在于，所述步骤S3中轴向铣削不分层的铣削宽度为铣削刀具直径的1/3~1/2。

4.根据权利要求3所述的一种双面框类零件的铣削方法，其特征在于，所述步骤S3中采用立铣刀精铣B框面，且立铣刀的直径D≤20mm。

5.根据权利要求1所述的一种双面框类零件的铣削方法，其特征在于，所述步骤S1中使用立铣刀进行粗铣，且立铣刀的直径D≥25mm。

6.根据权利要求1所述的一种双面框类零件的铣削方法，其特征在于，所述步骤S1中A框面和B框面分别包括若干个筋条（3）、缘条（2）、腹板（1），所述筋条（3）、缘条（2）、腹板（1）构成若干个框格（4）。

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