CN117139995A - 一种深窄耳片槽加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深窄耳片槽加工方法，根据零件材料以及零件上待加工槽的长、宽、深尺寸选择相匹配的钻头、铣刀和加工参数；使用钻头进行粗加工，去除待加工槽的大余量；使用铣刀进行半精加工，使精加工余量均匀；最后使用铣刀进行精加工，形成最终尺寸。本方法避免了使用大长径比铣刀进行满刃切削产生的刀具颤振、刀具断裂、铣伤零件等问题，而且无需定制盘铣刀等专用刀具，具有加工过程稳定、适用性广等优点。

Description

一种深窄耳片槽加工方法

技术领域

本发明属于机械加工的技术领域，具体涉及一种深窄耳片槽加工方法。

背景技术

耳片作为飞机结构件相互连接的最典型的特征，在飞机零部件的装配过程中起着重要的配合与定位作用。双耳片及多耳片特征常出现在梁、复杂接头等疲劳关键零件上，其加工质量对飞机的安全性能、使用寿命等有重要影响。因此，耳片槽的表面质量及尺寸精度要求较高，通常表面粗糙度要求Ra1.6，槽宽尺寸公差±0.1mm。槽底深、槽口窄的深窄耳片槽因其结构限制，需使用大长径比刀具，刀具刚性差，加工难度较大。

现有专利CN 101905344B公布了一种镍基高温合金的深窄槽加工方法，采用不同长径比刀具由浅入深分多次加工，每次加工槽体比上一次槽体宽度略窄，会在槽体侧面形成接刀台阶，无法满足耳片槽Ra1.6的表面粗糙度要求。同时，采用常规大长径比铣刀加工成型，不可避免的进行了满刃切削，刀具切削力大，极易产生颤振使刀具折断，甚至铣伤零件造成零件报废。在此情况下，不得不降低切深、降低进给速度加工，显著降低了零件加工效率。

目前，国内外也有一些技术公司使用盘铣刀或锯片铣刀进行深窄槽的加工，如专利CN113210690A公布了一种切削深窄槽的自动修正锯片铣刀。但此类方法需定制专用刀具，不匹配航空结构件多品种、小批量的生产模式，且当耳片槽深度较大时，盘铣刀或锯片铣刀会因刀具过大不能进入刀库，无法满足数控加工中心自动化加工的需要。

综上所述，目前尚没有一种在数控加工中心稳定、高效、低成本加工深窄耳片槽的加工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深窄耳片槽加工方法，旨在解决上述的问题。本发明可以避免大长径比铣刀满刃切削，减少断刀现象，提升加工效率且无需定制专用刀具。

本发明主要通过以下技术方案实现：

一种深窄耳片槽加工方法，包括以下步骤：

步骤S100：根据零件材料以及零件上待加工槽的长、宽、深尺寸选择相匹配的钻头、铣刀和加工参数；

步骤S200：使用钻头进行粗加工，去除待加工槽的大余量；

步骤S210：在钻孔时，由耳片槽槽口向槽底方向逐个等间距制孔，并保持侧面最小余量A一致；

步骤S220：计算钻孔个数N：

其中，H为槽深，

A为侧面最小余量，

B为制孔时单侧重叠距离，

C为制孔间距，计算公式为：

C＝D1-2B

其中，D1为钻头直径，

B的计算公式为：

其中，α为制孔时圆周方向无材料包裹部分所占圆心角的角度，

步骤S300：使用铣刀进行半精加工，使精加工余量均匀；

步骤S310：半精加工时两侧槽宽方向留余量E＜A；

步骤S320：半精加工时转角处留余量F＜E；

步骤S400：使用铣刀进行精加工，形成最终尺寸。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S100中，在选择钻头时，选择整体硬质合金类刚性好、不易引偏的钻头，计算钻头直径D1：

D1＝D-2A

其中：D为待加工槽宽；

在选择铣刀时，选择短刃立铣刀，且铣刀直径D2满足：D-2≤D2≤D1。

为了更好地实现本发明，进一步地，0.25mm≤A≤0.5mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S200中，α≤72°。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S200中，为控制铣刀半精时的最大切宽不大于0.5D2，其中D2为铣刀直径，则60°≤α≤72°，0.067D1≤B≤0.095D1。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述步骤S300中，0.2mm≤E≤0.3mm；0.1mm≤F≤0.2mm。

为了更好地实现本发明，进一步地，所述加工方法适用于槽底深、槽口窄的深窄耳片槽的数控加工。

本发明用于解决深窄耳片槽加工不稳定、加工效率低的问题。根据零件材料和零件上待加工槽的长宽深尺寸选择相匹配的钻头、铣刀和加工参数；使用钻头进行粗加工，去除待加工槽的大余量；使用铣刀进行半精加工，使精加工余量均匀；使用铣刀进行精加工，保证最终尺寸及表面质量要求。本方法避免了使用大长径比铣刀进行满刃切削产生的刀具颤振、刀具断裂、铣伤零件等问题，无需定制盘铣刀等专用刀具，具有加工过程稳定、适用性广等优点。

本发明的有益效果如下：

(1)本方法避免了使用大长径比铣刀进行满刃切削产生的刀具颤振、刀具断裂、铣伤零件等问题，无需定制盘铣刀等专用刀具，具有加工过程稳定、适用性广等优点。

(2)本发明通过钻头钻削去除槽内大余量，避免了使用大长径比铣刀进行大余量切削产生的刀具颤振、刀具断裂、铣伤零件等问题，加工过程稳定、高效；

(3)本发明使用常规钻头和铣刀进行加工，无需定制盘铣刀等专用刀具，降低了刀具成本，适用性广，可应用与生产线自动化加工。

附图说明

图1是耳片槽特征示意图；

图2是耳片槽粗加工钻削示意图；

图3是耳片槽粗加工钻削局部放大图；

图4是耳片槽粗加工后示意图；

图5是耳片槽半精加工示意图；

其中：1-耳片、2-耳片槽、3-钻头、4-钻孔顺序、5-铣刀。

具体实施方式

实施例1：

一种深窄耳片槽加工方法，包括以下步骤：

1)根据零件材料和零件上待加工槽的长宽深尺寸选择相匹配的钻头3、铣刀5和加工参数；如图1所示，耳片槽2包括耳片1、耳片槽2，钻孔顺序4为从外至内。

1.1)选择钻头3时，优选如整体硬质合金类刚性好、不易引偏的钻头3，计算钻头3直径D1：

D1＝D-2A

D为待加工槽宽，A为侧面最小余量。优选地，如图2所示，为防止钻孔孔位偏移后损伤零件，同时控制后续加工余量，推荐0.25mm≤A≤0.5mm。

1.2)选择铣刀5时，优选短刃立铣刀5，铣刀5直径D2满足：

D-2≤D2≤D1

2)如图2-图4所示，使用钻头3进行粗加工，去除待加工槽的大余量；

2.1)如图2所示，钻孔时由耳片槽2槽口向槽底方向逐个等间距制孔，并保持侧面最小余量A一致；

2.2)计算钻孔个数N：

其中C为制孔间距，计算公式为：

C＝D1-2B

B制孔时单侧重叠距离，计算公式为

α为制孔时圆周方向无材料包裹部分所占圆心角大小。优选地，根据现场试切情况，为避免制孔时刀具引偏，α宜≤72°。优选地，为控制铣刀5半精时的最大切宽不大于0.5*D2，α宜≥60°，即60°≤α≤72°，即B的取值范围推荐为：

0.067D1≤B≤0.095D1

3)如图5所示，使用铣刀5进行半精加工，使精加工余量均匀；

3.1)半精加工时两侧槽宽方向留余量E＜A，推荐0.2mm≤E≤0.3mm

3.2)半精加工时转角处留余量F＜E，推荐0.1mm≤F≤0.2mm

4)使用铣刀5进行精加工，形成最终尺寸。

选取合适的切深和进给速度进行精加工，确保耳片槽2尺寸及表面质量满足要求。

本发明通过钻头3钻削去除槽内大余量，避免了使用大长径比铣刀5进行大余量切削产生的刀具颤振、刀具断裂、铣伤零件等问题，加工过程稳定、高效；本发明使用常规钻头3和铣刀5进行加工，无需定制盘铣刀5等专用刀具，降低了刀具成本，适用性广，可应用与生产线自动化加工。

实施例2：

一种深窄耳片槽加工方法，零件材料为铝合金，待加工槽长宽深尺寸为55mm×7mm×56mm。包括以下步骤：

1)根据零件材料和零件上待加工槽的长宽深尺寸选择相匹配的钻头3、铣刀5和加工参数；

1.1)为避免钻孔时钻头3被引偏损伤零件，选取刚性较好的硬质合金材料钻头3，侧面最小余量A取0.5mm，因此钻头3直径D1＝7-2×0.5＝6mm，刃长62mm；

1.2)选取硬质合金短刃立铣刀5，直径D2＝6mm，工作长度60mm。

2)使用钻头3进行粗加工，去除待加工槽的大余量；

2.1)钻孔时由耳片槽2槽口向槽底方向逐个等间距制孔，并保持两侧最小余量均为0.5mm；

2.2)根据钻头3直径D1＝6，则0.4≤B≤0.57，经计算N＝11，制孔间距C＝5mm；

3)使用铣刀5进行半精加工，使精加工余量均匀

3.1)半精加工时两侧槽宽方向留余量E取0.3mm；

3.2)半精加工时转角处留余量F取0.2mm；

4)使用铣刀5进行精加工，保证最终尺寸要求。

选取合适的切深和进给速度进行精加工，转角处设置转角减速50％，避免拉刀。

本发明通过钻头3钻削去除槽内大余量，避免了使用大长径比铣刀5进行大余量切削产生的刀具颤振、刀具断裂、铣伤零件等问题，加工过程稳定、高效；本发明使用常规钻头3和铣刀5进行加工，无需定制盘铣刀5等专用刀具，降低了刀具成本，适用性广，可应用与生产线自动化加工。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种深窄耳片槽加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：根据零件材料以及零件上待加工槽的长、宽、深尺寸选择相匹配的钻头(3)、铣刀(5)和加工参数；

步骤S200：使用钻头(3)进行粗加工，去除待加工槽的大余量；

步骤S210：在钻孔时，由耳片槽(2)槽口向槽底方向逐个等间距制孔，并保持侧面最小余量A一致；

步骤S220：计算钻孔个数N：

其中，H为槽深，

A为侧面最小余量，

B为制孔时单侧重叠距离，

C为制孔间距，计算公式为：

C＝D1-2B

其中，D1为钻头(3)直径，

B的计算公式为：

其中，α为制孔时圆周方向无材料包裹部分所占圆心角的角度，

步骤S300：使用铣刀(5)进行半精加工，使精加工余量均匀；

步骤S310：半精加工时两侧槽宽方向留余量E＜A；

步骤S320：半精加工时转角处留余量F＜E；

步骤S400：使用铣刀(5)进行精加工，形成最终尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种深窄耳片槽加工方法，其特征在于，所述步骤S100中，在选择钻头(3)时，选择整体硬质合金类刚性好、不易引偏的钻头(3)，计算钻头(3)直径D1：

D1＝D-2A

其中：D为待加工槽宽；

在选择铣刀(5)时，选择短刃立铣刀，且铣刀(5)直径D2满足：D-2≤D2≤D1。

3.根据权利要求1所述的一种深窄耳片槽加工方法，其特征在于，0.25mm≤A≤0.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种深窄耳片槽加工方法，其特征在于，所述步骤S200中，α≤72°。

5.根据权利要求4所述的一种深窄耳片槽加工方法，其特征在于，所述步骤S200中，为控制铣刀(5)半精时的最大切宽不大于0.5D2，其中D2为铣刀(5)直径，则60°≤α≤72°，0.067D1≤B≤0.095D1。

6.根据权利要求1所述的一种深窄耳片槽加工方法，其特征在于，所述步骤S300中，0.2mm≤E≤0.3mm；0.1mm≤F≤0.2mm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种深窄耳片槽加工方法，其特征在于，所述加工方法适用于槽底深、槽口窄的深窄耳片槽(2)的数控加工。