CN113770655A - 一种变径薄壁金属滤网的组合式加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，属于薄壁式金属滤网加工技术领域。该加工方法是利用车削机械将选取的圆柱棒料车削呈带有底座的圆锥状薄壁件；再将获得的圆锥状薄壁件转移到准连续激光钢网机上，根据工件加工要求设置好加工程序后，启动准连续激光钢网机对圆锥状薄壁件进行微通孔加工，形成带有微孔的圆锥状薄壁件，然后经过化学抛光后获得成品。本发明的加工方法相比于利用超快激光加工技术的工作效率提高百倍，可大大提高此类部件的加工效率，并可提高加工成品率。

Description

一种变径薄壁金属滤网的组合式加工方法
技术领域
本发明属于薄壁式金属滤网加工技术领域，涉及一种变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，具体涉及一种用于飞机液压系统中安全滤网的加工方法。
背景技术
飞机液压系统中的节流孔、安全阀以及其它敏感元件，对小颗粒污染物免疫，但是大颗粒污染物使得这些部件失效，引起灾难性的后果。在飞机液压系统运行过程中，过滤器保持主流道的清洁，而系统运行一段时间引入的大颗粒污染物需要安全滤网对其提供保护。
飞机液压系统用安全滤网的整体呈圆锥形，且限于重量和强度方面的要求，安全滤网需采取薄壁金属结构件。同时，为实现过滤效果，在安全滤网上需要设有大量的深径比较大的滤孔。此类薄壁多孔异型结构件的加工难度很高，不同于规则平整的板式滤网，飞机液压系统用的安全滤网孔径小而多，密度和深径比均较大，形状不规则等问题，例如，很多结构件整体尺寸为厘米级，过滤孔孔径不到毫米级，因此，采用传统的冲压打孔或整体铸造等方式加工非常的困难。随着技术的发展，尤其是激光加工技术的发展，新型将技术不断涌现，例如，超快激光加工技术。虽然此类技术的加工精度非常高，但安全滤网上大量过滤孔的存在，导致此类技术无法实现高效加工，其加工一件产品所需时间和物质成本远超工件本身价值。
准连续激光钢网机，是表面组装技术(SMT)焊膏漏印模板切割的常用技术，切口棱角细腻，侧壁光滑，微观结构干净整齐，既适合SMT组装厂、电路板厂钢网自产自用，也适合专业钢网服务厂家用于精密切割和钻孔。
发明内容
为解决目前圆锥形薄壁金属滤网加工上存在的耗时长、加工效率低、加工成本高的技术问题，本发明提供了一种锥形薄壁金属滤网的组合式加工方法，所采取的技术方案如下：
一种变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，该组合式加工方法是利用车削机械将选取的圆柱棒料车削呈带有底座的圆锥状薄壁件；再将获得的圆锥状薄壁件转移到准连续激光钢网机上，根据工件加工要求设置好加工程序后，启动准连续激光钢网机对圆锥状薄壁件进行微通孔加工，形成带有微孔的圆锥状薄壁件，然后经过抛光后获得成品。
优选地，该方法的步骤如下：
S1：选取符合产品要求的圆柱棒料，利用车削机床将圆柱形棒料车削呈具有底座的圆锥状薄壁件；
S2：将带底座的圆锥状薄壁件转移至准连续激光钢网机上，根据工件加工要求设置好加工程序后，启动准连续激光钢网机对带底座的圆锥状薄壁件进行微通孔加工，加工完毕后获得带有微孔的圆锥状薄壁件；
S3：对步骤S2中获得的带有微孔的圆锥状薄壁件进行电化学抛光和化学抛光，去除微孔周围表面的黑色区域，抛光结束后获得成品。
优选地，步骤S1中所述利用车削机床将圆柱形棒料车削呈具有底座的圆锥状薄壁件，具体步骤如下：
S11：将选取的圆柱棒料固定在粗加工机床上，设置车削控制程序和工艺参数，对圆柱棒料进行粗加工，获得粗加工件；
S12：将步骤S11中的粗加工件进行热处理；
S13：将经过热处理后的粗加工件转移并固定在精加工车削机床上，根据预设好的加工工艺参数对经过粗加工产品的外侧面、内侧面以及底面进行精加工，加工出具有底座的圆锥状薄壁件。
更优选地，步骤S12所述热处理是：将粗加工件加热到550-600度进行恒温24小时，然后空冷，从而消除粗加工件车削后的残余应力。
优选地，步骤S11中粗加工是采用型号为E200A型的数控机床，在线速度140～160米/分钟，切削深度0.8～1.2mm，走刀量0.15～0.25mm/转的条件下进行加工。
优选地，步骤S13中所述精加工是采用车铣复合机床M06DYII，在线速度110～130米/分钟，切削深度0.08～0.12mm，走刀量0.06-0.10mm/转的条件下进行加工。
优选地，步骤S2的具体过程如下：
S21：将车削后获得的带底座的圆锥状薄壁件从机械车削机床上取下后安装在准连续激光钢网机上；
S22：在准连续激光钢网机的上设置或导入加工微孔化图形，并根据图形设置准连续激光钢网机的加工工艺参数；
S23：启动准连续激光钢网机对带底座的圆锥状薄壁件进行微通孔加工，使工件表面按照预设路径形成滤网结构，加工结束后对工件进行检测。
优选地，所述电化学抛光和化学抛光包括如下步骤：
首先，进行电化学抛光：
去除加工好的薄壁件表面的油污杂质并用热水清洗，清洗后用10％～15％的硫酸浸泡后进行电化学抛光随后进行清洗，其中，所用的电化学抛光液主要成分是10％～15％的硫酸；
其次，再进行化学抛光：
将经电化学抛光后的工件浸到5％的碳酸钠溶液内进行中和去除弱酸性油污杂质，最后用热水清洗后干燥。
优选地，所述准连续激光钢网机的加工工艺参数为：激光功率：100～120W，激光频率：4000～5000kHz，脉冲占空比0.4～0.6，出光时间：0.1～0.2ms，平台运动间隙时间：0.4～0.5s。
优选地，所述预设路径为沿圆锥面螺旋上升的螺旋线、一组在圆锥侧面上沿锥体轴线方向呈线性阵列分布的不同直径的圆、多条沿锥体母线方向设置的直线束。
优选地，所述圆锥状薄壁件的结构为两底面共轴线或不共轴线的圆台结构、正圆锥体或非正圆锥体结构、顶面或底面经圆角或转角过渡处理的类圆台结构。
优选地，所述底座为在圆锥状变径结构底面向外侧延伸的圆环结构。
相对于现有技术，本发明获得的有益效果：
本发明通过将传统车削工艺与准连续激光钢网造孔技术进行结合，先通过车削工艺对圆柱棒材的整体形状进行加工处理，在达到技术要求后，再通过准连续激光钢网机对经过车削后的工件进行打孔处理，最终形成需要的产品结构。这种加工方法相比于利用超快激光加工技术的工作效率提高百倍，可大大提高此类部件的加工效率，并可提高加工成品率。
本发明创造性地将应用在电子元器件组装行业上的表面组装技术应用到传统高难度异型多微孔结构零件的加工上。该方法可实现飞机用安全滤网上微孔结构的快速加工，大大提高了加工效率。采用本发明的准连续激光钢网打孔技术，最短可在零点几毫秒内打出深径比为1：1，孔径为0.1mm的微孔，而利用超快激光加工相同规格尺寸的微孔则需要约1分钟。
附图说明
图1为本发明加工的圆锥形安全滤网的结构示意图。
图2为本发明一种优选实施方式中微孔加工的路线示意图。
其中，1，薄壁圆锥体；2，底座；3，加工路线；4，微通孔加工点。
具体实施方式
以下实施例所用材料、试剂、装置、设备、方法和控制过程，未经特殊说明，均为本领域普通材料、试剂、装置、设备、方法和控制过程，本领域技术人员均可通过商业渠道获得，或者根据具体需要进行常规设置即可，无需付出创造性劳动。
以下实施例中所用机械车削机床粗加工使用的为数控车E200A；精加工数控车为车铣复合机床M06DYII型，所用准连续激光钢网机的型号为StencilMat M3，以下实施例中所用材料为：0Cr15Ni5CuNb HRC32-37。加工中的控制程序本领域技术人员可根据实际工况和具体产品的质量要求，结合本领域常识进行调整和确定，不在本申请的讨论范围之内。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
图1为本发明加工的圆锥形安全滤网的结构示意图。从图1可知，该安全滤网的结构为圆锥形结构，在圆锥体的底座端部设有一个圆形的底座2。在薄壁圆锥体1上分布有众多的微孔结构。
图2为本发明一种优选实施方式中微孔加工的路线示意图。从图2可知，该微孔预设的加工路线3是沿着圆锥状薄壁件的侧面螺旋上升的线路，因由上至下直径逐渐增大，预设路线俯视或仰视时呈现出由中间逐渐向外侧渐开的形状，其中，微通孔加工点4(仅显示部分)沿着加工路线3分布。在加工过程中，安全滤网上过滤用的微孔沿该路线分布。在整体上，微孔均匀分布在圆锥体的整体侧面上，并在锥面上按照螺旋线排布。
具体实施方式一
本实施方式提供一种如图1所示的飞机液压系统用安全滤网的加工方法，该加工方法的具体步骤如下：
S1：选取符合产品要求的圆柱棒料，将其固定在粗加工机床上，设置车削的控制程序，按照如下工艺参数进行粗加工：线速度140米/分钟，切削深度0.8mm，走刀量0.15mm/转；粗加工完成后，将粗加工件加热到600℃进行恒温24小时，然后空冷，从而消除粗加工件车削后的残余应力。热处理后，将经过热处理后的粗加工件转移并固定在精加工车削机床上，在线速度110米/分钟，切削深度0.08mm，走刀量0.06mm/转的条件下对粗加工产品的外侧面、内侧面以及底面进行精加工，加工出具有底座的圆锥状薄壁件；
S2：将车削后获得的带底座的锥形薄壁件从机械车削机床上取下后安装在准连续激光钢网机上；在准连续激光钢网机的上设置或导入加工微孔化图形，并根据图形设置准连续激光钢网机的加工工艺参数；加工的工艺条件为：激光功率：100W，激光频率：4000kHz，脉冲占空比：0.4，出光时间：0.2ms，平台运动间隙时间：0.5s；启动准连续激光钢网机对带底座的圆锥薄壁件进行微通孔加工，加工完毕后获得带有微孔的圆锥状薄壁件；
S3：对步骤S2中获得的带有微孔的圆锥状薄壁件进行电化学和化学抛光，去除微孔周围表面的黑色区域，抛光结束后获得成品。其中，电化学-化学组合抛光的具体过程是：
1.将带有微孔的圆锥状薄壁件去除表面的有油污杂质，利用热水过水清洗。
2.电化学抛光：
过水清洗之后，将带有微孔的圆锥状薄壁件挂到挂具上浸泡在电化学抛光液(主要成分10％的硫酸)中，以铅板为阴极，圆锥状薄壁件为阳极，电化学抛光液需要加温至60℃，整理器的电流需要调至18A，电压需要调至：10V，抛光时间：5分钟，抛光后工件过水清洗表面。
3.化学抛光：
在过水清洗之后，将经电化学抛光后的工件浸到5％的碳酸钠溶液内进行中和，在超声波振动环境中，抛光时间10分钟，去除弱酸性油污杂质，经过电化学抛光、化学抛光的效果更加光亮，稳定性也很好。
4.经过电化学抛光、化学抛光后，利用热水清洗，清洗后将部件烘干。
本实施例加工如图1所示的结构件，采用如图2所示的滤孔分布方式加工整体长度约13.5cm，壁厚0.1mm，孔数900个，孔径为0.1mm，准连续激光钢网机加工一个工件的耗时为7.5分钟，而利用超快激光加工技术，在进行滤网打孔处理时，需要一个孔一个孔的进行处理，每个孔的处理时间约为1分钟，仅打孔处理即需要约为900分钟。由此可知，相对现有的超快激光加工技术，本申请通过将传统车削工艺与准连续激光钢网技术相结合，在打孔工序上将工作效率提高百倍以上。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，利用车削机械将选取的圆柱棒料车削呈带有底座的圆锥状薄壁件；再将获得的圆锥状薄壁件转移到准连续激光钢网机上，根据工件加工要求设置好加工程序后，启动准连续激光钢网机对圆锥状薄壁件进行微通孔加工，形成带有微孔的圆锥状薄壁件，然后经过抛光后获得成品。
2.根据权利要求1所述的变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，步骤如下：
S1：选取符合产品要求的圆柱棒料，利用车削机床将圆柱形棒料车削呈具有底座的圆锥状薄壁件；
S2：将带底座的圆锥状薄壁件转移至准连续激光钢网机上，根据工件加工要求设置好加工程序后，启动准连续激光钢网机对带底座的圆锥状薄壁件进行微通孔加工，加工完毕后获得带有微孔的圆锥状薄壁件；
S3：对步骤S2中获得的带有微孔的圆锥状薄壁件先后进行电化学抛光和化学抛光，去除微孔周围表面的黑色区域，抛光结束后获得成品。
3.根据权利要求2所述的变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，步骤S1中所述利用车削机床将圆柱形棒料车削呈具有底座的圆锥状薄壁件，具体步骤如下：
S11：将选取的圆柱棒料固定在粗加工机床上，设置车削控制程序和工艺参数，对圆柱棒料进行粗加工，获得粗加工件；
S12：将步骤S11中的粗加工件进行热处理；
S13：将经过热处理后的粗加工件转移并固定在精加工车削机床上，根据预设好的加工工艺参数对经过粗加工产品的外侧面、内侧面以及底面进行精加工，加工出具有底座的圆锥状薄壁件。
4.根据权利要求3所述的变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，步骤S12所述热处理是：将粗加工件加热到550-600度进行恒温24小时，然后空冷，从而消除粗加工件车削后的残余应力。
5.根据权利要求3所述的变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，步骤S11中粗加工是采用型号为E200A型的数控机床，线速度140～160米/分钟，切削深度0.8-1.2mm，走刀量0.15～0.25mm/转的条件下进行加工。
6.根据权利要求3所述的变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，步骤S13中所述精加工是采用车铣复合机床M06DYII，在线速度110～130米/分钟，切削深度0.08～0.12mm，走刀量0.06～0.10mm/转的条件下进行加工。
7.根据权利要求2所述的变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，所述电化学抛光和化学抛光包括如下步骤：
首先，进行电化学抛光：
去除加工好的薄壁件表面的油污杂质并用热水清洗，清洗后用10％～15％的硫酸浸泡后进行电化学抛光随后进行清洗，其中，所用的电化学抛光液主要成分是10％～15％的硫酸；
其次，再进行化学抛光：
将经电化学抛光后的工件浸到5％的碳酸钠溶液内进行中和并去除弱酸性油污杂质，最后用热水清洗后干燥。
8.根据权利要求2所述的变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，步骤S2的具体过程如下：
S21：将车削后获得的带底座的圆锥状薄壁件从机械车削机床上取下后安装在准连续激光钢网机上；
S22：在准连续激光钢网机的上设置或导入加工微孔化图形，并根据图形设置准连续激光钢网机的加工工艺参数；
S23：启动准连续激光钢网机对带底座的圆锥状薄壁件进行微通孔加工，使工件表面按照预设路径形成滤网结构，加工结束后对工件进行检测。
9.根据权利要求8所述的变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，所述准连续激光钢网机的加工工艺参数为：激光功率：100～120W，激光频率：4000～5000kHz，脉冲占空比0.4～0.6，出光时间：0.1～0.2ms，平台运动间隙时间：0.4～0.5s。
10.根据权利要求1所述的变径薄壁金属滤网的组合式加工方法，其特征在于，所述圆锥状薄壁件的结构为两底面共轴线或不共轴线的圆台结构、正圆锥体或非正圆锥体结构、顶面或底面经圆角或转角过渡处理的类圆台结构。
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