CN114042973A

CN114042973A - 一种薄板凸台零件加工方法

Info

Publication number: CN114042973A
Application number: CN202111397077.3A
Authority: CN
Inventors: 刘小玲
Original assignee: Guizhou Aerospace Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Guizhou Aerospace Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2022-02-15

Abstract

本发明公开了一种薄板凸台零件加工方法，属于机加工技术领域。该方法包括以下主要步骤：A、下料：采用线切割下料，并使坯料的宽度方向沿材料纹向，长度方向垂直于材料纹向；B、粗加工：铣削加工薄板表面、凸台及其它结构特征，并留精加工余量，铣削过程中刀具切削方向沿坯料的长度方向，垂直于材料纹向，然后沿着零件外形轮廓加工若干个应力释放槽，应力释放槽之间留设连接零件与坯料的筋板；C、精加工：精加工零件薄板、凸台及外形轮廓至设计尺寸。能有效解决薄板凸台零件的加工变形问题，高效完成薄板凸台零件的加工，零件尺寸精度和表面质量高，平面度小于0.05mm，稳定可靠，一致性好，而且省去了热处理去应力工序，节约了成本。

Description

一种薄板凸台零件加工方法

技术领域

本发明涉及一种薄板凸台零件加工方法，属于机加工技术领域。

背景技术

薄板凸台零件主要由薄板和设置在薄板上的凸台组成，薄板厚度通常为1～2mm，凸台高度为薄板厚度的3～5倍，具有壁薄、质量轻、结构紧凑、安装方便等优点，在航空、航天等领域得到了普遍运用，但该类零件由于加工过程中金属去除量大、刚性低、强度弱，容易产生较大变形。采用传统铣削方法一直存在加工周期长、加工成本高、加工后难以保证零件的加工精度和表面质量的问题。

申请号为CN200810177349.7的中国专利文献，公开了一种壁板零件数控加工变形的控制方法，含有大于零件外形轮廓的待加工壁板材料，将壁板材料装夹固定在数控加工的机床工作台上，首先将零件的理论外形轮廓投影到待加工的壁板材料上，环绕零件的理论外形轮廓线在壁板材料的工艺边上加工应力槽，该应力槽和壁板材料的边缘贯通，再在壁板材料上依据零件的理论外型数据进行数控加工，最后将零件轮廓线与工艺边分离加工。

该发明中设置应力槽虽然可以释放零件加工中产生的应力变形，但应力槽的深度大于加工材料厚度的1/3、应力槽之间通过槽型结构贯通严重破坏了壁板材料的整体刚性和强度，增加了定位装夹的难度，需通过不断增加应力释放槽数量来试验定位装夹的可靠性从而完成零件的粗精加工，因此存在不稳定性和不确定性，操作繁琐。设置双环或三环应力槽，大大加大了毛坯的长度和宽度，导致毛坯残余应力增大，同时提高了材料成本；另外，该壁板零件只是平板，而平板上没有凸台结构特征，该方法对薄板凸台零件并不适用，通用性差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种薄板凸台零件加工方法。

本发明通过以下技术方案得以实现：

一种薄板凸台零件加工方法，包括以下主要步骤：

A、下料：采用线切割下料，并使坯料的宽度方向沿材料纹向，长度方向垂直于材料纹向；

B、粗加工：铣削加工薄板表面、凸台及其它结构特征，并留精加工余量，铣削过程中刀具切削方向沿坯料的长度方向，垂直于材料纹向，然后沿着零件外形轮廓加工若干个应力释放槽，应力释放槽之间留设连接零件与坯料的筋板；

C、精加工：精加工零件薄板、凸台及外形轮廓至设计尺寸。

所述步骤A中坯料的厚度比零件厚度大2～3mm，长度、宽度尺寸相对应力释放槽边缘向外延伸10～15mm。

所述步骤B中粗加工的方法包括以下主要步骤：

a、铣坯料相邻两侧面，使两侧面相互垂直，然后铣与厚度方向垂直的其中一大平面，并使其与已加工两侧面垂直；

b、翻面，以已加工面为基准，用压板压住坯料的前后、左右四边，加工薄板表面、凸台及其它结构特征，单面留精加工余量0.5～1mm，且凸台的上表面与坯料的上平面齐平；

c、加工应力释放槽并留设筋板，应力释放槽贯穿坯料，筋板位于零件外形轮廓转角处及薄弱处。

所述步骤b中采用规格为φ4～φ6的立铣刀分层加工薄板表面、凸台及其它结构特征。

所述立铣刀的进给速度为1200～1500毫米/分钟，转速为6000-8000转/分钟，每刀切削深度为0.3～0.5mm，切削宽度为2/3刀具直径。

所述应力释放槽的宽度为薄板厚度的4～6倍。

所述筋板最窄处的宽度为薄板厚度的2～3倍。

所述步骤C中的精加工方法包括以下主要步骤：

(1)铣加工薄板底平面，加工时不用去除更多材料，铣出即可；

(2)翻面，加工薄板表面、凸台及其它结构特征，并在薄板上平面留0.1mm加工余量，然后再精加工薄板上平面，加工过程中刀具切削方向沿坯料的长度方向，垂直于材料纹向；

(3)粗加工零件外形轮廓，并预留0.1mm加工余量，然后精加工零件外形轮廓。

所述步骤(2)中采用规格为φ4的立铣刀加工薄板表面、凸台及其它结构特征，刀具进给速度为1200毫米/分钟，转速为6000转/分钟，切削宽度为2mm；采用规格为φ4的立铣刀精加工薄板上平面，刀具进给速度为1000毫米/分钟，转速为5000转/分钟，切削宽度为2mm。

所述步骤(3)中在不拆步骤(2)中所使用压板的情况下，在坯料的左右两侧各增加一个压板，新增压板伸入零件卡压在薄板的上平面上，铣加工零件前后两侧的外形轮廓；然后在坯料的前后两侧各增加一个压板，新增压板伸入零件卡压在薄板的上平面上，拆掉左右两侧新增的压板，加工左右两侧外形轮廓。

本发明的有益效果在于：能有效解决薄板凸台零件的加工变形问题，高效完成薄板凸台零件的加工，零件尺寸精度和表面质量高，平面度小于0.05mm，稳定可靠，一致性好，而且省去了热处理去应力工序，节约了成本，缩短了加工周期，工艺流程紧凑，生产效率高，操作便捷，劳动强度低。

附图说明

图1为本发明的零件结构示意图；

图2为本发明的零件加工结构示意图；

图3为图2的俯视结构示意图。

图中：1-薄板，2-凸台，3-坯料，4-筋板，5-应力释放槽。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1至图3所示，本发明所述的一种薄板凸台零件加工方法，包括以下主要步骤：

A、下料：采用线切割下料，并使坯料3的宽度方向沿材料纹向，长度方向垂直于材料纹向；

B、粗加工：铣削加工薄板1表面、凸台2及其它结构特征，并留精加工余量，铣削过程中刀具切削方向沿坯料3的长度方向，垂直于材料纹向，然后沿着零件外形轮廓加工若干个应力释放槽5，应力释放槽5之间留设连接零件与坯料3的筋板4；

C、精加工：精加工零件薄板1、凸台2及外形轮廓至设计尺寸。

所述步骤A中坯料3的厚度比零件厚度大2～3mm，长度、宽度尺寸相对应力释放槽5边缘向外延伸10～15mm。

所述步骤B中粗加工的方法包括以下主要步骤：

a、铣坯料3相邻两侧面，使两侧面相互垂直，然后铣与厚度方向垂直的其中一大平面，并使其与已加工两侧面垂直；

b、翻面，以已加工面为基准，用压板压住坯料3的前后、左右四边，加工薄板1表面、凸台2及其它结构特征，单面留精加工余量0.5～1mm，且凸台2的上表面与坯料3的上平面齐平；

c、加工应力释放槽5并留设筋板4，应力释放槽5贯穿坯料3，筋板4位于零件外形轮廓转角处及薄弱处。粗加工后，呈吊篮结构形状。

所述步骤b中采用规格为φ4～φ6的立铣刀分层加工薄板1表面、凸台2及其它结构特征。

所述应力释放槽5的宽度为薄板1厚度的4～6倍。

所述筋板4最窄处的宽度为薄板1厚度的2～3倍。

所述步骤C中的精加工方法包括以下主要步骤：

(1)铣加工薄板1底平面(即无凸台的一面)，加工时不用去除更多材料，铣出即可；

(2)翻面，加工薄板1表面、凸台2及其它结构特征，并在薄板1上平面留0.1mm加工余量，然后再精加工薄板1上平面，加工过程中刀具切削方向沿坯料3的长度方向，垂直于材料纹向；

所述步骤(2)中采用规格为φ4的立铣刀加工薄板1表面、凸台2及其它结构特征，刀具进给速度为1200毫米/分钟，转速为6000转/分钟，切削宽度为2mm；采用规格为φ4的立铣刀精加工薄板1上平面，刀具进给速度为1000毫米/分钟，转速为5000转/分钟，切削宽度为2mm。

所述步骤(3)中在不拆步骤(2)中所使用压板的情况下，在坯料3的左右两侧各增加一个压板，新增压板伸入零件卡压在薄板1的上平面上，铣加工零件前后两侧的外形轮廓；然后在坯料3的前后两侧各增加一个压板，新增压板伸入零件卡压在薄板1的上平面上，拆掉左右两侧新增的压板，加工左右两侧外形轮廓。在使用时，前后两侧、左右两侧的加工顺序可以互换。

本发明所提供的薄板凸台零件加工方法，其有益效果如下：

1、采用线切割切割下料代替传统的锯削下料，应力小、表面质量好，减小了坯料3的变形，提高了坯料3的质量。

2、坯料3的宽度方向为材料纹向，长度方向垂直于材料纹向，加工时刀具切削方向沿坯料3的长度方向，垂直于材料纹向；由于材料顺纹向的延伸率远大于垂直纹向的延伸率，如果坯料3长度方向为材料纹向，加工后表面伸长就更大，变形也就更大；本发明使坯料3宽度方向为材料纹向，长度方向垂直于材料纹向，这样在加工时可以使挤压伸长量为最小，可有效减小变形。

3、粗加工时分层铣削，且在零件外形轮廓转角处及薄弱处设置与坯料3连接的筋板4，筋板4之间加工有贯通坯料3厚度的应力释放槽5，并呈吊篮式加工，使加工应力和坯料3残余应力得到了有效、充分释放。

4、精加工时增设压板伸入零件卡压在薄板1上，防止零件中部拱起。

5、采用高转速，高切削速度，小切深的加工方式减小变形；同时通过小的切削宽度提高平面度。

6、薄板凸台零件加工尺寸精度高，稳定可靠，表面质量好，平面度小于0.05mm，对外观实施装饰性处理后即可交付使用，省去了热处理去应力的传统工序，节约了成本，缩短了加工周期。

Claims

1.一种薄板凸台零件加工方法，其特征在于：包括以下主要步骤：

A、下料：采用线切割下料，并使坯料(3)的宽度方向沿材料纹向，长度方向垂直于材料纹向；

B、粗加工：铣削加工薄板(1)表面、凸台(2)及其它结构特征，并留精加工余量，铣削过程中刀具切削方向沿坯料(3)的长度方向，垂直于材料纹向，然后沿着零件外形轮廓加工若干个应力释放槽(5)，应力释放槽(5)之间留设连接零件与坯料(3)的筋板(4)；

C、精加工：精加工零件薄板(1)、凸台(2)及外形轮廓至设计尺寸。

2.如权利要求1所述的薄板凸台零件加工方法，其特征在于：所述步骤A中坯料(3)的厚度比零件厚度大2～3mm，长度、宽度尺寸相对应力释放槽(5)边缘向外延伸10～15mm。

3.如权利要求1所述的薄板凸台零件加工方法，其特征在于：所述步骤B中粗加工的方法包括以下主要步骤：

a、铣坯料(3)相邻两侧面，使两侧面相互垂直，然后铣与厚度方向垂直的其中一大平面，并使其与已加工两侧面垂直；

b、翻面，以已加工面为基准，用压板压住坯料(3)的前后、左右四边，加工薄板(1)表面、凸台(2)及其它结构特征，单面留精加工余量0.5～1mm，且凸台(2)的上表面与坯料(3)的上平面齐平；

c、加工应力释放槽(5)并留设筋板(4)，应力释放槽(5)贯穿坯料(3)，筋板(4)位于零件外形轮廓转角处及薄弱处。

4.如权利要求3所述的薄板凸台零件加工方法，其特征在于：所述步骤b中采用规格为φ4～φ6的立铣刀分层加工薄板(1)表面、凸台(2)及其它结构特征。

5.如权利要求4所述的薄板凸台零件加工方法，其特征在于：所述立铣刀的进给速度为1200～1500毫米/分钟，转速为6000-8000转/分钟，每刀切削深度为0.3～0.5mm，切削宽度为2/3刀具直径。

6.如权利要求3所述的薄板凸台零件加工方法，其特征在于：所述应力释放槽(5)的宽度为薄板(1)厚度的4～6倍。

7.如权利要求3所述的薄板凸台零件加工方法，其特征在于：所述筋板(4)最窄处的宽度为薄板(1)厚度的2～3倍。

8.如权利要求1所述的薄板凸台零件加工方法，其特征在于：所述步骤C中的精加工方法包括以下主要步骤：

(1)铣加工薄板(1)底平面，加工时不用去除更多材料，铣出即可；

(2)翻面，加工薄板(1)表面、凸台(2)及其它结构特征，并在薄板(1)上平面留0.1mm加工余量，然后再精加工薄板(1)上平面，加工过程中刀具切削方向沿坯料(3)的长度方向，垂直于材料纹向；

9.如权利要求8所述的薄板凸台零件加工方法，其特征在于：所述步骤(2)中采用规格为φ4的立铣刀加工薄板(1)表面、凸台(2)及其它结构特征，刀具进给速度为1200毫米/分钟，转速为6000转/分钟，切削宽度为2mm；采用规格为φ4的立铣刀精加工薄板(1)上平面，刀具进给速度为1000毫米/分钟，转速为5000转/分钟，切削宽度为2mm。

10.如权利要求8所述的薄板凸台零件加工方法，其特征在于：所述步骤(3)中在不拆步骤(2)中所使用压板的情况下，在坯料(3)的左右两侧各增加一个压板，新增压板伸入零件卡压在薄板(1)的上平面上，铣加工零件前后两侧的外形轮廓；然后在坯料(3)的前后两侧各增加一个压板，新增压板伸入零件卡压在薄板(1)的上平面上，拆掉左右两侧新增的压板，加工左右两侧外形轮廓。