CN113814668A - 一种薄壁机匣花边加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄壁机匣花边加工方法，待加工花边的部位为圆环状法兰结构，将机匣装夹在旋转工作台上，测量每个花边处内壁至圆心的距离，根据该距离得到每个花边的加工进给量进行粗加工；再次测量每个花边处内壁至圆心的距离，根据该距离对每个花边进行精加工。本发明的加工精度较高，一致性好，壁厚能控制在±0.02mm以内，为实现焊接薄壁机匣类零件全自动化加工打下基础，减低了操作人员劳动强度，具有较高的经济和实用价值。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种焊接薄壁机匣花边的加工方法。
背景技术
某航空发动机机匣组件(具体见图1、图2)，需要在机匣前法兰和后法兰上分别加工90处圆弧花边，保证圆弧至机匣内壁的厚度尺寸为H±0.1mm，由于该机匣属于典型的薄壁焊接机匣，受焊接变形等因素的影响，机匣内壁为非加工面，圆周跳动在1mm左右，加工花边时如果按照理论尺寸编写程序，90处圆弧花边的厚度H将相差0～1mm左右，花边厚度尺寸H不合格。
为了满足设计要求，常采用专用辅助夹具撑圆机匣内型面来满足加工要求，但该机匣若采用专用夹具，夹具制造周期长且成本高，严重制约产品研制进度。而且如果该机匣设计尺寸发生更改，原专用夹具将不能使用，极大造成成本浪费，提高研制成本。
公开号为CN109604685A、申请日为2018年11月30日的中国专利公开了一种薄壁类高温合金零件花边加工方法，该方法适用于保证花边圆弧圆心距机匣零件圆心的理论尺寸，若机匣发生变形，此加工方法不能保证机匣零件花边相同厚度要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：如何保证花边的厚度。
本发明的技术方案为：
一种薄壁机匣花边加工方法，待加工花边的部位为圆环状法兰结构，其特征在于：将机匣装夹在旋转工作台上，测量每个花边处内壁至圆心的距离，根据该距离得到每个花边的加工进给量进行粗加工；再次测量每个花边处内壁至圆心的距离，根据该距离对每个花边进行精加工。
具体包括以下步骤：
A.提供一台数控机床，包括有分度的旋转工作台和在机测量装置；
B.将待加工的薄壁机匣装夹在旋转工作台上，机匣圆心和旋转工作台圆心重合；
C.设置加工工件坐标系；
D.测量圆环内壁，得到每个待花边圆弧所对应内壁至工作台圆心的尺寸并储存；
E.读取每个待加工花边对应内壁至圆心的尺寸，用铣刀对花边进行分层粗加工；
F.粗加工完毕后再次测量内壁，得到每个花边圆弧对应内壁至工作台圆心的尺寸并储存。
G.读取每个待加工花边对应内壁至圆心的尺寸，对花边进行精加工。
待加工的机匣呈圆筒形，上下两个端面有环形结构的法兰，在两个环形法兰上加工花边。
加工前在机匣上缠绕弹性软管。
步骤D和F中：编写在机测量程序，启动程序后，测头分别对每个花边圆弧所对应机匣内壁进行测量，获得焊接薄壁机匣内壁至工作台圆心尺寸为R，测量值自动存储在机床的N个局部变量中，N为花边数量。
步骤E中：编写自动补偿加工程序，加工每个花边时读取对应内壁的R值，根据R值计算刀具进给量。
分层粗加工时选用半径为0.4-0.5倍花边圆弧半径的立铣刀，刀尖为R0.5，每层下刀深度为0.3-0.5mm，留0.2-0.3mm余量。
弹性软管的外径为Φ15mm，缠绕圈数为8-12,靠近待加工的一端进行缠绕。
本发明的有益效果是：
1)本发明克服了焊接薄壁机匣焊接变形因素的影响，节省新机研制中专用夹具的投入，加快了新机研制进度；
2)本发明使用范围广，适用于等壁厚零件的加工，测量程序和加工程序做相应修改，减少了人为干预加工，提高了加工效率和稳定性；
3)本发明的加工精度较高，一致性好，壁厚能控制在±0.02mm以内，为实现焊接薄壁机匣类零件全自动化加工打下基础，减低了操作人员劳动强度，具有较高的经济和实用价值。
附图说明
图1是待加工花边的焊接薄壁机匣主视图。
图2为图1俯视图。
图3为本发明在机测量位置示意图。
图中：1、前法兰；2、后法兰；3、测头。
具体实施方式
实施例1：
待加工花边的部位为圆环状法兰结构，其特征在于：将机匣装夹在旋转工作台上，测量每个花边处内壁至圆心的距离，根据该距离得到每个花边的加工进给量进行粗加工；再次测量每个花边处内壁至圆环圆心的距离，根据该距离对每个花边进行精加工，该距离加上花边的厚度就得到加工时刀具最远加工位置。具体的加工步骤如下：
步骤1.提供一台数控机床，包括有分度的旋转工作台和在机测量装置；
步骤2.将焊接薄壁机匣装夹在数控机床旋转工作台上，焊接薄壁机匣的圆心与工作台圆心重合；
步骤3.设置加工工件坐标系；
步骤4.用橡胶软管缠绕在焊接薄壁机匣外壁上，以增强机匣刚性，解决加工中的震刀；
步骤5.编写在机测量程序，启动程序后，红外线测头分别对焊接薄壁机匣花边圆弧所对应机匣内壁进行测量，获得焊接机匣内壁至工作台圆心尺寸为R，测量值自动存储在机床局部变量中；
步骤6.编写自动补偿加工程序，选用合适立铣刀对花边分层粗加工，加工时机床自动读取存储在机床局部变量中的对应数值；
步骤7.重复步骤5，粗加工花边后零件变形，再次测量焊接薄壁机匣花边对应内壁的实际尺寸R；
步骤8.对花边进行精加工。
所述步骤4中橡胶软管的外径为Φ15mm，缠绕圈数为8-12圈；
步骤5中编写的自动测量程序，编程时包含以下机床系统参数和自定义变量；
花边所对应的个数自定义变量为R1；
测量数值存储在机床局部变量为R2；
提取测量数值的机床系统变量为_OVR[4]；
焊接薄壁机匣零件内壁至机匣圆心的理论尺寸为R10；
且上述变量R1、R2之间满足下述关系；
R1＝1
R2＝100+R1；
R[R2]＝_OVR[4]；
花边数为90，测量数值存储在机床局部变量R101-R190中；
所述步骤6中采用的立铣刀半径为花边圆弧半径的0.4-0.5倍，刀尖为R0.5mm，余量留0.2-0.3mm，加工时机床分别读取局部变量R101-R190中的数值；
所述步骤8中不用分层加工，下刀深度为8-10mm；
进一步，该方法加工出的焊接薄壁机匣花边尺寸为H±0.02mm；。
实施例2：
步骤1.提供一台数控机床，包括有分度的旋转工作台和在机测量装置；
步骤2.将焊接机匣装夹在数控机床旋转工作台上，焊接机匣的圆心与工作台圆心重合；
步骤3.设置工件坐标系G54；
步骤4.用橡胶软管依次缠绕在焊接机匣外壁上，增强机匣刚性，解决加工中的震刀；
步骤5.编写在机测量程序，启动程序后，红外线测头分别对焊接薄壁机匣花边圆弧所对应机匣内壁进行测量，获得焊接薄壁机匣内壁至工作台圆心尺寸为R，测量值自动存储在机床局部变量R101-R190中；
步骤6.编写自动补偿加工程序，选用半径为0.4-0.5倍花边圆弧半径的立铣刀，刀尖为R0.5，每层下刀深度为0.3-0.5mm，留0.2-0.3mm余量。
步骤7.重复步骤5，粗加工花边后零件变形，再次测量焊接薄壁机匣花边对应内壁的实际尺寸，测量值自动存储在机床局部变量R101-R190中；
步骤8.对花边进行精加工，下刀深度为8-10mm；
本实施中使用的数控机床具体型号为西门子840系统的DMC-160FD机床。当然，也可以采用其他具有在机测量功能的数控机床，加工原理相同。
具体的，步骤5中所述测量程序，测量花边对应机匣内壁第1点的测量值自动补偿到R101中，机床工作台相对转动360/90度，对第2点进行测量，测量的值补偿到R102中，然后依次对其余花边所对应位置进行测量。
步骤6所述自动补偿加工程序，在加工第1个花边时，读取第一点机床局部变量中R101中的数值，加工第2个时读取R102中的数值，然后依次对其余花边进行加工，读取机床相应局部变量中的数值。
以下为结合机床参数和数控系统高级语言编写的自动测量程序和自动补偿加工程序：
测量程序：
………
M27；打开测头
R1＝1；花边个数计数
R10＝500；法兰内壁理论半径
AAA:
R2＝100+R1；给变量R2赋值
C＝360/90*(R1-1)；工作台角度定位
G0 Y＝R10-10；Y轴定位
Z-3；Z轴定位
_MVAR＝100_SETVAL＝R10_PRNUM＝1_MA＝2_KNUM＝0
_FA＝5_TSA＝5_VMS＝300_NMSP＝1_EVMUM＝0
CYCLE978；测量循环
STOPRE；停止预读
R[R2]＝_OVR[4]；提取测量值，保存在局部变量R101-R190中
G0 Z100
R1＝R1+1；花边个数计算
IF R1﹤＝90GOTO AAA；条件判断语句
………
自动补偿加工程序：
………
R1＝1；花边个数
BBB:
R2＝100+R1；给变量R2赋值
C＝360/90*(R1-1)；工作台角度定位
Y＝R[R2]；自动读取机床局部变量R101-R190中的数值
………
R1＝R1+1
IF R1﹤＝90 GOTO BBB
……。
Claims (8)
1.一种薄壁机匣花边加工方法，待加工花边的部位为圆环状法兰结构，其特征在于：将机匣装夹在旋转工作台上，测量每个花边处内壁至圆心的距离，根据该距离得到每个花边的加工进给量进行粗加工；再次测量每个花边处内壁至圆心的距离，根据该距离对每个花边进行精加工。
2.根据权利要求1所述的薄壁机匣花边加工方法，其特征在于具体包括以下步骤：
A.提供一台数控机床，包括有分度的旋转工作台和在机测量装置；
B.将待加工的薄壁机匣装夹在旋转工作台上，机匣圆心和旋转工作台圆心重合；
C.设置加工工件坐标系；
D.测量圆环内壁，得到每个待加工花边圆弧所对应内壁至工作台圆心的尺寸并储存；
E.读取每个待加工花边对应内壁至圆心的尺寸，用铣刀对花边进行分层粗加工；
F.粗加工完毕后再次测量内壁，得到每个花边圆弧对应内壁至工作台圆心的尺寸并储存。
G.读取每个待加工花边对应内壁至圆心的尺寸，对花边进行精加工。
3.根据权利要求1或2所述的薄壁机匣花边加工方法，其特征在于：待加工的机匣呈圆筒形，上下两个端面有环形结构的法兰，在两个环形法兰上加工花边。
4.根据权利要求3所述的薄壁机匣花边加工方法，其特征在于：加工前在机匣上缠绕弹性软管。
5.根据权利要求2所述的薄壁机匣花边加工方法，其特征在于步骤D和F中：编写在机测量程序，启动程序后，测头分别对每个花边圆弧所对应机匣内壁进行测量，获得焊接薄壁机匣内壁至工作台圆心尺寸为R，测量值自动存储在机床的N个局部变量中，N为花边数量。
6.根据权利要求5所述的薄壁机匣花边加工方法，其特征在于在步骤E中：编写自动补偿加工程序，加工每个花边时读取对应内壁的R值，根据R值计算刀具进给量。
7.根据权利要求6所述的薄壁机匣花边加工方法，其特征在于：分层粗加工时选用半径为0.4-0.5倍花边圆弧半径的立铣刀，刀尖为R0.5，每层下刀深度为0.3-0.5mm，留0.2-0.3mm余量。
8.根据权利要求4所述的薄壁机匣花边加工方法，其特征在于：弹性软管的外径为Φ15mm，缠绕圈数为8-12,靠近待加工的一端进行缠绕。
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