CN115533134A - 一种大型薄壁零件法兰边的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，包括依次进行的粗车法兰边外圆，直径留余量；粗车法兰边上端面，端面留余量；粗车法兰边下端面，端面留余量；精车法兰边外圆到最终设计尺寸；半精车法兰边上端面，然后测量法兰边上端面的径向变形量；采用斜线走刀方式消除测量的变形量，精车法兰边上端面到最终设计尺寸；半精车法兰边下端面，然后测量法兰边下端面的径向变形量；采用斜线走刀方式消除测量的变形量，精车法兰边下端面到最终设计尺寸。本发明实现了在不采用专用夹具辅助支撑大型薄壁零件内腔的前提下，确保法兰边的平面度和厚度公差符合要求的目的。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种大型薄壁零件法兰边的加工方法。
背景技术
航空发动机大型薄壁零件一般由前法兰边、后法兰边、筒体、安装座等零件焊接而成，如图1所示，在组合焊接后，需要对大型薄壁零件进行车、铣等工序加工，首先是对法兰边进行加工。法兰边径向宽度大，一般为20～40mm，法兰边厚度仅为3～5mm，加工保证法兰边端面平面度不大于0.02mm，厚度公差不大于0.05mm。
由于大型薄壁零件的筒体壁厚一般为1～2mm，零件刚性差，加工中易变形，其加工变形示意图如图2中虚线所示，法兰边平行度和厚度难以保证，为了满足尺寸要求，常采用专用辅助夹具支撑薄壁零件内型面以增强零件刚性，减少加工中变形量，但加工中还是存在让刀，需要多次空走刀来减小让刀量以满足加工要求，加工效率不高。若零件在研制阶段，采用专用夹具制造周期长且成本高，严重制约产品研制精度。如果零件设计尺寸发生更改，原专用夹具将不能使用，极大造成成本浪费，提高研制成本。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，实现大型薄壁零件法兰边在加工过程中不使用专用辅助支撑夹具即可满足法兰边平面度和厚度公差要求的目的，进一步，能够实现大型薄壁零件法兰边的高效加工。
本发明采用了以下技术方案：
一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，包括以下步骤，
步骤1，粗车法兰边外圆，直径留余量；
步骤2；粗车法兰边上端面，端面留余量；
步骤3，粗车法兰边下端面，端面留余量；
步骤4，精车法兰边外圆到最终设计尺寸；
步骤5，半精车法兰边上端面，然后测量法兰边上端面的径向变形量；
步骤6，采用斜线走刀方式消除步骤5中测量的变形量，精车法兰边上端面到最终设计尺寸；
步骤7，半精车法兰边下端面，然后测量法兰边下端面的径向变形量；
步骤8，采用斜线走刀方式消除步骤7中测量的变形量，精车法兰边下端面到最终设计尺寸。
进一步，所述步骤1之前还包括，
将待加工的大型薄壁零件装夹在数控车床工作台上，找正法兰边圆心和工作台圆心重合，并压紧大型薄壁零件在工作台上。
进一步，当找正法兰边圆心和工作台圆心重合并压紧大型薄壁零件后，设置加工工件坐标系。
作为一种选择，所述步骤5和步骤7中，采用百分表测量法兰边上端面和法兰边下端面的径向变形量。
作为一种选择，所述步骤5和步骤7中，以法兰边径向上两个端点之间高度差作为径向变形量。当法兰边径向长度较短时，采用上述方法。
作为一种选择，所述步骤5和步骤7中，连接法兰边径向上两个端点获得一条径向线，将该径向线等分为多条等长的线段，以其中一个端点以及每个等分点到另一个端点之间的高度差作为径向变形量，形成一组径向变形量序列。当法兰边径向长度较长时，采用上述方法更准确，避免在径向相同长度上变形量不一致的情况，更接近实际变形量。
作为一种选择，所述步骤2、3、5、6、7和8中，从法兰边的外侧向内侧走刀。这种走刀方式加工时零件所受切削力朝向零件的圆心，避免加工震刀，这样更利于法兰边加工。
作为一种选择，所述步骤6和步骤8中，分别控制法兰边上端面和法兰边下端面的平面度小于设计要求值，法兰边的厚度公差小于设计要求值。
与现有技术相比，本发明具备以下特点：
(1)在不使用专用夹具支撑大型薄壁零件内型面的前提下，本发明的法兰边加工方法解决了大型薄壁零件加工法兰边时存在的零件刚性差、加工中变形的难题，节省了新产品研制中专用夹具的投入，加快了新产品研制进度；
(2)由于不使用专用夹具，使得本发明的使用范围更加广范，能够推广应用于大型薄壁零件轮廓的精密加工，提高了加工效率和稳定性。
附图说明
图1为本发明中大型薄壁零件结构示意图；
图2为法兰边加工变形示意图；
图3为粗加工、半精加工走刀路线示意图；
图4为本发明采集法兰边径向变形量示意图；
图5为本发明法兰边精加工上下面斜线走刀路线示意图；
图中：1、前法兰边；2、薄壁筒体；3、后法兰边；4、法兰边上端面；5、法兰边下端面。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
如图1所示，为一种带有法兰边结构的大型薄壁零件，该零件包括薄壁筒体2，薄壁筒体2轴线方向的两端分别为前法兰边1和后法兰边3，前法兰边1和后法兰边3均包括待加工的法兰边上端面4和法兰边下端面5。
如图2所示，针对图1中的大型薄壁零件，通过样品试制和理论分析可以确定，前法兰边1(或后法兰边3)的法兰边上端面4和法兰边下端面5在加工过程中会出现图2中虚线所示的变形。借用图4来说明，图4中，前法兰边1上的D点与A点相比，D点远离薄壁筒体2，相对于A点的刚性差，加工时D点的让刀量比A点大，法兰边的上、下端面变形一定是按照图2中虚线所示的情况发生，这一点通过试验测试可以证实。
为了解决上述问题，本发明设计了一种不采用专用夹具支撑在薄壁筒体2内部就能实现前法兰边1和后法兰边3平面度以及厚度控制的加工方法。
本发明的基本思路是：将大型薄壁零件装夹在数控车床工作台上，车削过程分为粗加工、半精加工和精加工。先粗车法兰边外圆，再粗车法兰边上端面4，最后粗车法兰边下端面5。精车法兰边外圆，半精车法兰边上端面4、法兰边下端面5，分别测量出法兰边上端面4、法兰边下端面5沿径向的变形量，采用斜线走刀方式精车法兰边上端面4，采用斜线走刀方式精车法兰边下端面5。
前法兰边1和后法兰边3的加工方法相同，具体的加工方法步骤如下：
步骤1.将待加工的大型薄壁零件装夹在数控车床工作台上，找正法兰边圆心和工作台圆心重合，并压紧大型薄壁零件在工作台上(当要先加工前法兰边1时，那么压紧未加工的后法兰边3在车床工作台上，当前法兰边1加工好以后，则压紧前法兰边1在车床工作台上，压紧操作不会造成已加工好的法兰边平面度和厚度公差发生改变)；
步骤2.设置加工工件坐标系；
步骤3.粗车法兰边外圆，直径留1mm余量；
步骤4.粗车法兰边上端面4，端面留0.4mm余量；
步骤5.粗车法兰边下端面5，端面留0.4mm余量；
步骤6.精车外圆至最终设计尺寸；
步骤7.半精车法兰边上端面4，留0.2mm精加工余量，用百分表测量出法兰边上端面4的径向变形量；
步骤8.精车法兰边上端面4，把径向变形量数值修改到精加工程序中，采用斜线走刀方式消除加工中的变形量，精车法兰边上端面4至最终设计尺寸；
步骤9.半精车法兰边下端面5，留0.2mm精加工余量，用百分表测量出法兰边下端面5的径向变形量；
步骤10.精车法兰边下端面5，把径向变形量数值修改到精加工程序中，采用斜线走刀方式消除加工中的变形量，精车法兰边下端面5至最终设计尺寸。
在步骤7、步骤9中，用百分表测量出法兰边上端面4或法兰边下端面5的径向变形量，若法兰边径向宽度小于20mm，如图4，以法兰边上A点为零点，测量出法兰边D点相对于A点的高度差数值为R1。若法兰边宽度在20～40mm，用宽度为L的等长线段把法兰边分成3～4段，测量出D、C、B点相对于A点的高度差数值为R1、R2、R3；
在步骤8、步骤10中，精车时采用斜线走刀方式消除加工中的变形量，斜线走刀数值为百分表测出的法兰边径向上的高度差数据(R1或者R1、R2、R3)。
上述步骤8和步骤10中，精车的法兰边平面度控制在0.01mm，法兰边厚度公差控制在0.02mm以内。
例如，针对图4中的法兰边，精加工法兰边上端面4的部分程序段如下：………
R1＝0.06；D点相对于A点的高度差数值；
R2＝0.03；C点相对于A点的高度差数值；
R1＝0.01；B点相对于A点的高度差数值；
G01 XD Z＝-R1 F0.2；
XC Z＝-R2；
XB Z＝-R3；
XA Z＝0；
………。
本发明的说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (8)
1.一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，粗车法兰边外圆，直径留余量；
步骤2；粗车法兰边上端面，端面留余量；
步骤3，粗车法兰边下端面，端面留余量；
步骤4，精车法兰边外圆到最终设计尺寸；
步骤5，半精车法兰边上端面，然后测量法兰边上端面的径向变形量；
步骤6，采用斜线走刀方式消除步骤5中测量的变形量，精车法兰边上端面到最终设计尺寸；
步骤7，半精车法兰边下端面，然后测量法兰边下端面的径向变形量；
步骤8，采用斜线走刀方式消除步骤7中测量的变形量，精车法兰边下端面到最终设计尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，其特征在于：所述步骤1之前还包括，
将待加工的大型薄壁零件装夹在数控车床工作台上，找正法兰边圆心和工作台圆心重合，并压紧大型薄壁零件在工作台上。
3.根据权利要求2所述的一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，其特征在于：当找正法兰边圆心和工作台圆心重合并压紧大型薄壁零件后，设置加工工件坐标系。
4.根据权利要求1所述的一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，其特征在于：所述步骤5和步骤7中，采用百分表测量法兰边上端面和法兰边下端面的径向变形量。
5.根据权利要求1所述的一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，其特征在于：所述步骤5和步骤7中，以法兰边径向上两个端点之间高度差作为径向变形量。
6.根据权利要求1所述的一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，其特征在于：所述步骤5和步骤7中，连接法兰边径向上两个端点获得一条径向线，将该径向线等分为多条等长的线段，以其中一个端点以及每个等分点到另一个端点之间的高度差作为径向变形量，形成一组径向变形量序列。
7.根据权利要求1所述的一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，其特征在于：所述步骤2、3、5、6、7和8中，从法兰边的外侧向内侧走刀。
8.根据权利要求1所述的一种大型薄壁零件法兰边的加工方法，其特征在于：所述步骤6和步骤8中，分别控制法兰边上端面和法兰边下端面的平面度小于设计要求值，法兰边的厚度公差小于设计要求值。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117483851A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 成都和鸿科技股份有限公司 | 一种环形薄壁件加工进刀方法 |
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2022
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