CN113560810B - 一种深窄槽腔加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深窄槽腔加工方法，属于金属切削加工技术领域，其特征在于：先使用三坐标加工零件上部，然后使用五坐标加工上部内型，之后使用钻头定轴加工，最后使用五坐标加工零件中下部内形面及底面，在五坐标加工完成后计算刀具加工残留宽度l_c，进行槽腔中下部五坐标加工，使用长刀具加工余量高度h_d以上部分时根据残留余量宽度l_d进行径向分层；使用长刀具加工余量高度h_d以下部分时，对刀具进行轴向和径向分层。本发明不仅可以准确地计算出深窄槽腔加工余量，而且可以巧妙的将钻头应用于槽腔加工，代替传统铣刀进行加工，规避了大长径比铣刀在切削大余量时刚性较弱的缺点，能够保障深窄槽腔结构在稳定前提下的高效加工。

Description

一种深窄槽腔加工方法

技术领域

本发明涉及到金属切削加工技术领域，尤其涉及一种深窄槽腔加工方法。

背景技术

深窄槽腔结构是零件槽腔深度与槽腔最小边的比，即深度比大于5的结构。随着航空结构件制造技术的发展，由于飞机结构件正向着整体化、大型化、理论外形复杂化的方向发展，越来越多的零件存在深窄槽腔的结构，无疑增大了数控加工难度。

深窄槽腔结构在数控加工过程中，当深窄槽腔结构深度比较大时，如果直接采用大长径比刀具进行加工，由于大长径比刀具加工刚性较弱，所以在保证不发生拉刀的前提下，零件加工效率会很低，并且加工稳定性不高，零件表面质量差。若采用小长径比刀具加工零件上部，大长径比刀具加工零件中下部，虽然能提高加工效率，但是拉刀风险以及零件底部表面质量差的问题依旧无法解决。

除此之外，由于深窄槽腔结构自身的特点，常见数控加工立铣刀均无法单独完成槽腔结构加工，如果使用专用立铣刀，则不同的零件需要不同的专用立铣刀，对刀具资源是一种极大的浪费并且没有实际通用意义。在传统工艺方案中，通常在数控工序使用立铣刀尽量将能加工部位加工到位，然后钳工工序交给钳工打磨到位，但是深窄槽腔结构本身空间较为狭小，钳工稍有不稳，刀具便会触碰到零件内形面或腹板面，造成零件质量问题。

公开号为CN 110744071A，公开日为2020年02月04日的中国专利文献公开了一种带角度的深窄槽加工方法，其特征在于：采用数控车床车削深窄槽，车削时，刀具每进刀一次后退刀一次，且退刀量小于进刀量，当累计进刀量达到设定值时刀具退出深窄槽排屑。

该专利文献公开的角度的深窄槽加工方法，可以有效的防止震刀，减少刀具磨损，加工断屑良好，防止铁屑缠绕刀具挤伤零件。但是，仍然不能规避大长径比铣刀在切削大余量时刚性较弱的缺点，无法保障深窄槽腔结构在稳定前提下的高效加工。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种深窄槽腔加工方法，本发明不仅可以准确地计算出深窄槽腔加工余量，而且可以巧妙的将钻头应用于槽腔加工，代替传统铣刀进行加工，规避了大长径比铣刀在切削大余量时刚性较弱的缺点，能够保障深窄槽腔结构在稳定前提下的高效加工。

本发明通过下述技术方案实现：

一种深窄槽腔加工方法，其特征在于：根据第一铣刀底角R₁，槽腔深度h和三坐标加工深度h_a，得到钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c，先使用三坐标加工零件上部，然后使用五坐标加工上部内型，之后使用钻头定轴加工，最后使用五坐标加工零件中下部内形面及底面，在五坐标加工完成后先根据槽腔角度α，第一铣刀直径D₁和第一铣刀底角R₁，计算刀具加工残留宽度l_c，钻头加工时根据钻头直径D₂计算钻头加工刀距l_b，径向留余量l_c+0.5，加工完成后结合钻尖角度β计算加工余量高度h_d，最后进行槽腔中下部五坐标加工，使用长刀具加工余量高度h_d以上部分时根据残留余量宽度l_d进行径向分层，使径向切宽T₁不超过第二铣刀直径D₃的三分之一；使用长刀具加工余量高度h_d以下部分时，对刀具进行轴向和径向分层，使刀具切深H₁不超过第二铣刀底角R₃的一半，切宽T₂不超过

若刀具在加工零件槽腔时，刀具结构达不到切宽要求，则刀具切深H₂不超过

所述刀具加工残留宽度l_c的计算公式如下：

其中，l_c为刀具加工残留宽度，D₁为第一铣刀直径，R₁为第一铣刀底角，α为槽腔角度。

所述钻头加工刀距l_b的计算公式如下：

其中，l_b为钻头加工刀距，D₂为钻头直径。

所述钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c的计算公式如下：

h_b＝h-h_a-1 式3

h_c＝h-h_a+R₁+1 式4

其中，h_b为钻头加工深度，h为槽腔深度，h_a为三坐标加工深度，h_c为槽腔中下部加工高度，R₁为第一铣刀底角。

所述余量高度h_d的计算公式如下：

其中，h_d为余量高度，D₂为钻头直径，β为钻头角度。

所述径向切宽T₁的计算公式如下：

其中，T₁为径向切宽，D₃为第二铣刀直径。

所述切宽T₂和刀具切深H₁的计算公式如下：

其中，T₂为切宽，D₃为第二铣刀直径，R₃为第二铣刀底角，H₁为刀具切深。

所述刀具结构达不到切宽要求，刀具切深H₂的计算公式如下：

其中，H₂为刀具切深，D₃为第二铣刀直径。

本发明的有益效果主要表现在以下方面：

1、本发明，根据第一铣刀底角R₁，槽腔深度h和三坐标加工深度h_a，得到钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c，先使用三坐标加工零件上部，然后使用五坐标加工上部内型，之后使用钻头定轴加工，最后使用五坐标加工零件中下部内形面及底面，在五坐标加工完成后先根据槽腔角度α，第一铣刀直径D₁和第一铣刀底角R₁，计算刀具加工残留宽度l_c，钻头加工时根据钻头直径D₂计算钻头加工刀距l_b，径向留余量l_c+0.5，加工完成后结合钻尖角度β计算加工余量高度h_d，最后进行槽腔中下部五坐标加工，使用长刀具加工余量高度h_d以上部分时根据残留余量宽度l_d进行径向分层，使径向切宽T₁不超过第二铣刀直径D₃的三分之一；使用长刀具加工余量高度h_d以下部分时，对刀具进行轴向和径向分层，使刀具切深H₁不超过第二铣刀底角R₃的一半，切宽T₂不超过

若刀具在加工零件槽腔时，刀具结构达不到切宽要求，则刀具切深H₂不超过

较现有技术而言，不仅可以准确地计算出深窄槽腔加工余量，而且可以巧妙的将钻头应用于槽腔加工，代替传统铣刀进行加工，规避了大长径比铣刀在切削大余量时刚性较弱的缺点，能够保障深窄槽腔结构在稳定前提下的高效加工。

2、本发明，能够有效控制长刀具在加工深窄槽腔结构底端的切削量，使切削量既不过大引起加工不稳定，又不过小或空刀过多而降低加工效率，不仅能保证零件加工质量，同时零件的加工效率会有显著提升。

3、本发明，钻头加工时根据钻头直径D₂计算钻头加工刀距l_b，径向留余量l_c+0.5，能够有效防止钻头加工过程中余量突变导致加工偏心，利于提高加工质量。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：

图1为本发明槽腔结构加工示意图；

图2为本发明五坐标加工零件余量示意图；

图3为本发明钻头定轴加工示意图；

其中：h_a为三坐标加工深度，h为槽腔深度，l为最小宽度，α为槽腔角度，D₁为第一铣刀直径，R₁为第一铣刀底角，l_c为刀具加工残留宽度，D₂为钻头直径，β为钻头角度，l_b为钻头加工刀距，h_d为余量高度。

具体实施方式

实施例1

参见图1-图3，一种深窄槽腔加工方法，根据第一铣刀底角R₁，槽腔深度h和三坐标加工深度h_a，得到钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c，先使用三坐标加工零件上部，然后使用五坐标加工上部内型，之后使用钻头定轴加工，最后使用五坐标加工零件中下部内形面及底面，在五坐标加工完成后先根据槽腔角度α，第一铣刀直径D₁和第一铣刀底角R₁，计算刀具加工残留宽度l_c，钻头加工时根据钻头直径D₂计算钻头加工刀距l_b，径向留余量l_c+0.5，加工完成后结合钻尖角度β计算加工余量高度h_d，最后进行槽腔中下部五坐标加工，使用长刀具加工余量高度h_d以上部分时根据残留余量宽度l_d进行径向分层，使径向切宽T₁不超过第二铣刀直径D₃的三分之一；使用长刀具加工余量高度h_d以下部分时，对刀具进行轴向和径向分层，使刀具切深H₁不超过第二铣刀底角R₃的一半，切宽T₂不超过

若刀具在加工零件槽腔时，刀具结构达不到切宽要求，则刀具切深H₂不超过

根据第一铣刀底角R₁，槽腔深度h和三坐标加工深度h_a，得到钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c，先使用三坐标加工零件上部，然后使用五坐标加工上部内型，之后使用钻头定轴加工，最后使用五坐标加工零件中下部内形面及底面，在五坐标加工完成后先根据槽腔角度α，第一铣刀直径D₁和第一铣刀底角R₁，计算刀具加工残留宽度l_c，钻头加工时根据钻头直径D₂计算钻头加工刀距l_b，径向留余量l_c+0.5，加工完成后结合钻尖角度β计算加工余量高度h_d，最后进行槽腔中下部五坐标加工，使用长刀具加工余量高度h_d以上部分时根据残留余量宽度l_d进行径向分层，使径向切宽T₁不超过第二铣刀直径D₃的三分之一；使用长刀具加工余量高度h_d以下部分时，对刀具进行轴向和径向分层，使刀具切深H₁不超过第二铣刀底角R₃的一半，切宽T₂不超过

若刀具在加工零件槽腔时，刀具结构达不到切宽要求，则刀具切深H₂不超过

较现有技术而言，不仅可以准确地计算出深窄槽腔加工余量，而且可以巧妙的将钻头应用于槽腔加工，代替传统铣刀进行加工，规避了大长径比铣刀在切削大余量时刚性较弱的缺点，能够保障深窄槽腔结构在稳定前提下的高效加工。

实施例2

参见图1-图3，一种深窄槽腔加工方法，根据第一铣刀底角R₁，槽腔深度h和三坐标加工深度h_a，得到钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c，先使用三坐标加工零件上部，然后使用五坐标加工上部内型，之后使用钻头定轴加工，最后使用五坐标加工零件中下部内形面及底面，在五坐标加工完成后先根据槽腔角度α，第一铣刀直径D₁和第一铣刀底角R₁，计算刀具加工残留宽度l_c，钻头加工时根据钻头直径D₂计算钻头加工刀距l_b，径向留余量l_c+0.5，加工完成后结合钻尖角度β计算加工余量高度h_d，最后进行槽腔中下部五坐标加工，使用长刀具加工余量高度h_d以上部分时根据残留余量宽度l_d进行径向分层，使径向切宽T₁不超过第二铣刀直径D₃的三分之一；使用长刀具加工余量高度h_d以下部分时，对刀具进行轴向和径向分层，使刀具切深H₁不超过第二铣刀底角R₃的一半，切宽T₂不超过

若刀具在加工零件槽腔时，刀具结构达不到切宽要求，则刀具切深H₂不超过

所述刀具加工残留宽度l_c的计算公式如下：

其中，l_c为刀具加工残留宽度，D₁为第一铣刀直径，R₁为第一铣刀底角，α为槽腔角度。

所述钻头加工刀距l_b的计算公式如下：

其中，l_b为钻头加工刀距，D₂为钻头直径。

所述钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c的计算公式如下：

h_b＝h-h_a-1 式3

h_c＝h-h_a+R₁+1 式4

其中，h_b为钻头加工深度，h为槽腔深度，h_a为三坐标加工深度，h_c为槽腔中下部加工高度，R₁为第一铣刀底角。

所述余量高度h_d的计算公式如下：

其中，h_d为余量高度，D₂为钻头直径，β为钻头角度。

所述径向切宽T₁的计算公式如下：

其中，T₁为径向切宽，D₃为第二铣刀直径。

能够有效控制长刀具在加工深窄槽腔结构底端的切削量，使切削量既不过大引起加工不稳定，又不过小或空刀过多而降低加工效率，不仅能保证零件加工质量，同时零件的加工效率会有显著提升。

实施例3

参见图1-图3，一种深窄槽腔加工方法，根据第一铣刀底角R₁，槽腔深度h和三坐标加工深度h_a，得到钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c，先使用三坐标加工零件上部，然后使用五坐标加工上部内型，之后使用钻头定轴加工，最后使用五坐标加工零件中下部内形面及底面，在五坐标加工完成后先根据槽腔角度α，第一铣刀直径D₁和第一铣刀底角R₁，计算刀具加工残留宽度l_c，钻头加工时根据钻头直径D₂计算钻头加工刀距l_b，径向留余量l_c+0.5，加工完成后结合钻尖角度β计算加工余量高度h_d，最后进行槽腔中下部五坐标加工，使用长刀具加工余量高度h_d以上部分时根据残留余量宽度l_d进行径向分层，使径向切宽T₁不超过第二铣刀直径D₃的三分之一；使用长刀具加工余量高度h_d以下部分时，对刀具进行轴向和径向分层，使刀具切深H₁不超过第二铣刀底角R₃的一半，切宽T₂不超过

若刀具在加工零件槽腔时，刀具结构达不到切宽要求，则刀具切深H₂不超过

所述刀具加工残留宽度l_c的计算公式如下：

其中，l_c为刀具加工残留宽度，D₁为第一铣刀直径，R₁为第一铣刀底角，α为槽腔角度。

所述钻头加工刀距l_b的计算公式如下：

其中，l_b为钻头加工刀距，D₂为钻头直径。

所述钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c的计算公式如下：

h_b＝h-h_a-1 式3

h_c＝h-h_a+R₁+1 式4

其中，h_b为钻头加工深度，h为槽腔深度，h_a为三坐标加工深度，h_c为槽腔中下部加工高度，R₁为第一铣刀底角。

所述余量高度h_d的计算公式如下：

其中，h_d为余量高度，D₂为钻头直径，β为钻头角度。

所述径向切宽T₁的计算公式如下：

其中，T₁为径向切宽，D₃为第二铣刀直径。

所述切宽T₂和刀具切深H₁的计算公式如下：

其中，T₂为切宽，D₃为第二铣刀直径，R₃为第二铣刀底角，H₁为刀具切深。

所述刀具结构达不到切宽要求，刀具切深H₂的计算公式如下：

其中，H₂为刀具切深，D₃为第二铣刀直径。

钻头加工时根据钻头直径D₂计算钻头加工刀距l_b，径向留余量l_c+0.5，能够有效防止钻头加工过程中余量突变导致加工偏心，利于提高加工质量。

Claims (8)

1.一种深窄槽腔加工方法，其特征在于：根据第一铣刀底角R₁，槽腔深度h和三坐标加工深度h_a，得到钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c，先使用三坐标加工零件上部，然后使用五坐标加工上部内型，之后使用钻头定轴加工，最后使用五坐标加工零件中下部内形面及底面，在五坐标加工完成后先根据槽腔角度α，第一铣刀直径D₁和第一铣刀底角R₁，计算刀具加工残留宽度l_c，钻头加工时根据钻头直径D₂计算钻头加工刀距l_b，径向留余量l_c+0.5，加工完成后结合钻尖角度β计算加工余量高度h_d，最后进行槽腔中下部五坐标加工，使用长刀具加工余量高度h_d以上部分时根据残留余量宽度l_d进行径向分层，使径向切宽T₁不超过第二铣刀直径D₃的三分之一；使用长刀具加工余量高度h_d以下部分时，对刀具进行轴向和径向分层，使刀具切深H₁不超过第二铣刀底角R₃的一半，切宽T₂不超过

若刀具在加工零件槽腔时，刀具结构达不到切宽要求，则刀具切深H₂不超过

2.根据权利要求1所述的一种深窄槽腔加工方法，其特征在于：所述刀具加工残留宽度l_c的计算公式如下：

其中，l_c为刀具加工残留宽度，D₁为第一铣刀直径，R₁为第一铣刀底角，α为槽腔角度。

3.根据权利要求1所述的一种深窄槽腔加工方法，其特征在于：所述钻头加工刀距l_b的计算公式如下：

其中，l_b为钻头加工刀距，D₂为钻头直径。

4.根据权利要求1所述的一种深窄槽腔加工方法，其特征在于：所述钻头加工深度h_b以及槽腔中下部加工高度h_c的计算公式如下：

h_b＝h-h_a-1 式3

h_c＝h-h_a+R₁+1 式4

其中，h_b为钻头加工深度，h为槽腔深度，h_a为三坐标加工深度，h_c为槽腔中下部加工高度，R₁为第一铣刀底角。

5.根据权利要求1所述的一种深窄槽腔加工方法，其特征在于：所述余量高度h_d的计算公式如下：

其中，h_d为余量高度，D₂为钻头直径，β为钻头角度。

6.根据权利要求1所述的一种深窄槽腔加工方法，其特征在于：所述径向切宽T₁的计算公式如下：

其中，T₁为径向切宽，D₃为第二铣刀直径。

7.根据权利要求1所述的一种深窄槽腔加工方法，其特征在于：所述切宽T₂和刀具切深H₁的计算公式如下：

其中，T₂为切宽，D₃为第二铣刀直径，R₃为第二铣刀底角，H₁为刀具切深。

8.根据权利要求1所述的一种深窄槽腔加工方法，其特征在于：所述刀具结构达不到切宽要求，刀具切深H₂的计算公式如下：

其中，H₂为刀具切深，D₃为第二铣刀直径。

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