專利名稱：一種槽腔轉角的數控加工方法
技術領域：
本發明涉及數控加工技術領域，特別是關于航空器零件中槽腔轉角的數控加工方法。
背景技術：
目前航空器結構中的主要承力零件正迅速朝著大型化、整體化的方向發展。該類零件的加工成本高、制造周期長，為有效降低零件的制造風險，節約生產成本，該類零件的工藝性變成設計環節新的關注點。然而在實際設計過程中，由于飛機結構裝配及零件鉚接需求，通常會出現需要數控機床五軸聯動加工才能實現的槽腔轉角結構，即相對于轉角半徑，高度過大，并且存在至少一側(通常為兩側)轉角側面與轉角所在的槽腔底面不垂直。上述情況導致需要使用大長徑比(刀具懸伸長度和刀具直徑的比值)的刀具進行轉角結構的最終加工，零件質量難保證。目前對該情況的加工方式主要有兩種(I)側刃銑削加工由于刀具長徑比大，并且需要數控機床五軸聯動加工，為了保證加工質量，需要嚴格控制該加工方式在加工過程中零件的切削量和進給速度，加工效率極低；(2)插銑加工由于插銑加工改變了刀具-刀柄-主軸系統的受力方式，能夠獲得比側刃加工更穩定的切削狀態，所以在采用數控機床進行三軸或五軸精加工轉角的過程中可以獲得更高的質量和效率。但在使用長徑比大于5時的刀具進行五軸插銑轉角時，加工過程中刀具極易顫振銑傷零件轉角。
發明內容
本發明的目的在于提供一種在零件的數控加工過程中能夠實現安全高效的加工出相對槽腔轉角結構的方法，該方法提供了走刀策略及加工的注意事項。一種槽腔轉角的數控加工方法，首先對槽腔零件進行去除余量的粗加工，在槽腔的底面和側壁均留有精加工余量；再對槽腔底面和側壁進行精加工；其特征在于對槽腔轉角結構進行精加工時，刀具的中心軸與轉角軸線的夾角為3 15度，刀具沿轉角軸線方向走刀進行槽腔轉角的切削，刀具軌跡與轉角軸線平行。本發明的優點在于，由于采用與轉角軸線成角度的定軸加工，可以通過控制角度的大小有效控制刀具與轉角的接觸面積，避免了刀具顫振時由于刀具全刃長與零件接觸而銑傷槽腔轉角。同時可以根據角度大小決定采取多次走刀以保證槽腔轉角加工到位。本發明克服了復雜結構件中相對小轉角的數控加工難題，在保證零件轉角加工質量的同時可以獲得較高的加工效率。以下結合實施例附圖對該申請作進一步詳細描述。
圖I盒型件結構示意2零件轉角加工示意中編號說明1-一盒型零件本體、2—槽腔第一側面、3—槽腔第二側面、4槽腔轉角、5槽腔底面、6刀具、7—刀軸、8-轉角軸線、
具體實施例經過對眾多產品的結構特征進行分析，本發明的加工方法對槽腔轉角結構的加工具有優勢，尤其是對轉角絕對數值較小、存在轉角一側面與槽腔底面夾角小于90度并且刀具長徑比大于5時具有明顯優勢。
如附圖I所示實施例中所示待加工盒型零件本體I是一種帶轉角的槽腔零件，槽腔第一側面2及槽腔第二側面3與槽腔底面5均不垂直(夾角分別為83度和102. 9度)；槽腔轉角4的數值為RIO. 5mm，槽腔深度132mm。實施第一步按照零件底面和側壁均留3mm進行槽腔粗加工；實施第二步，進行槽腔底面和側面的精加工。為了獲得更高的材料去除率和更優的表面質量，在上述兩步的實施中均選用剛性較好的大直徑刀具進行加工。經過上述實施步后，轉角加工到R13mm。實施第三步，首先選用直徑略小于2倍轉角半徑，底角與槽腔底角相等的刀具6(規格為Φ20Ι 5);然后根據槽腔深度、轉角角度、槽腔寬敞狀況、刀柄規格以及機床主軸尺寸等因素，綜合確定刀具懸伸長度為150mm、刀軸7與轉角軸線8的夾角大小為10度；進而使用上述選用的刀具6，控制刀具6使刀軸7沿轉角軸線8的方向來回走刀對槽腔轉角4進行精確加工，將槽腔轉角的半徑由R13mm加工到RIO. 5mm。根據上述方法，經過現場加工試驗，獲得了良好的加工效果。需要指出的是，傳統的側刃銑削加工和插銑加工的共同特點在于加工到零件轉角底部時會導致刀具切削刃全長與零件接觸，而本發明通過控制刀軸與走刀軌跡(轉角軸線)的夾角進而控制了刀具切削刃與零件的接觸長度，有效的避免了因刀具顫振而銑傷轉角。刀具一般選用直徑等于或者略小于2倍轉角半徑的刀具，然后根據槽腔深度，轉角角度、零件結構、槽腔寬敞狀況、刀柄以及機床主軸尺寸規格，綜合確定刀具的懸伸長度及刀軸與轉角軸線的夾角。在走刀策略上，采用沿轉角軸線方向走刀，同時根據余量大小以及刀軸與轉角軸線的夾角確定徑向是否需要分層加工。本發明在實施中，對使用的刀具存在一定的要求建議采用整體硬質合金刀具以保證在加工過程中獲得更好的穩定性；當采用可轉位刀片刀具進行加工時，徑向吃刀量必須小于刀片允許的進刀量(具體數值由刀具制造商提供)。
權利要求
1.一種槽腔轉角的數控加工方法，首先對槽腔零件進行去除余量的粗加工，在槽腔的底面和側壁均留有精加工余量；再對槽腔底面和側壁進行精加工；其特征在于對槽腔轉角結構進行精加工時，刀具的中心軸與轉角軸線的夾角為3 15度，刀具沿轉角軸線方向走刀進行槽腔轉角的切削，刀具軌跡與轉角軸線平行。
2.如權利要求I所述的數控加工槽腔轉角的方法，其特征在于所述刀具的直徑等于或者小于2倍槽腔轉角半徑。
全文摘要
一種槽腔轉角的數控加工方法，首先對槽腔零件進行去除余量的粗加工，在槽腔的底面和側壁均留有精加工余量；再對槽腔底面和側壁進行精加工；對槽腔轉角結構進行精加工時，刀具的中心軸與轉角軸線有一明顯夾角，刀具沿轉角軸線方向走刀進行槽腔轉角的切削，刀具軌跡與轉角軸線平行。
文檔編號B23C3/00GK102658390SQ201210115739
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月19日 優先權日2012年4月19日
發明者張文文, 惠昕, 楊龍, 王中勝, 田輝 申請人:西安飛機工業(集團)有限責任公司