專利名稱：一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數控加工方法
技術領域：
本發明涉及數控加工技術領域，特別是涉及一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數控加工方法。
背景技術：
薄壁工件由于其重量輕、成本低而且結構緊湊現已廣泛應用于各個工業領域。目前，薄壁件的加工一直是困擾機加工行業的難題。原因是薄壁件剛性差，強度弱，在加工過程中由于受到夾緊力、熱、震動等因素影響而產生變形，使工件加工精度更難以保證。特別像輕型薄壁帶缺口孔的鋁板工件精密加工時，加工穩定性很差。如果裝夾力較大，工件會產生翹曲變形，當工件加工完從夾具中取出時，原來加工完的平面會因彈性縮回
為曲面，不能保證平面度要求；如果裝夾力較小，因加工時刀具產生的切削力會帶動工件，影響加工工件的尺寸精度和光潔度，并且刀具會刮傷鋁板的某些立面，嚴重的話會直接導致工件過切報廢。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術中存在的技術缺陷，而提供一種能提聞廣品加工穩定性，保障產品質量的薄壁鋁板件精密數控加工方法。為實現本發明的目的所采用的技術方案是一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數控加工方法，其特征在于，包括下述步驟(I)粗加工正面粗加工時，將毛坯料用平口鉗夾住，對于沒有精度要求的加工面直接銑削到尺寸，對于有精度要求的加工面單邊留量為O. 4mm，選用直徑為10mm-12mm的立銑刀，切削深度為O. 3mm，進給速率為2500mm/min，主軸轉速3000rpm ;反面粗加工時，將工件通過邊沿處的固定螺釘與反面加工胎具定位，對于沒有精度要求的加工面直接銑削到尺寸，對于有精度要求的加工面單邊留量為O. 4mm，通孔內圓柱面加工留量為O. 35mm,選用直徑為10mm-12mm的立統刀，切削深度為O. 3mm,進給速率為2500mm/min,主軸轉速3000rpm ；(2)粗加工后工件在20°C的室溫下放置10天，再進行尺寸穩定性時效處理，消除內部應力；(3)精加工正面精加工時，將工件通過邊沿處的固定螺釘與正面加工胎具夾緊定位，通孔內圓柱面的加工參數為選用直徑為為12mm的立銑刀，切削深度為O. 5毫米，進給速率為800mm/min，主軸轉速5000rpm，單邊留量為O. Imm ;其他有精度要求的加工面的加工參數為選用直徑為為12mm的立銑刀，切削深度為O. I毫米，進給速率為400mm/min，主軸轉速5000rpm，單邊留量為O. Imm ;最后再精加工走刀一次，只加工有精度要求的平面，切削深度為O. 02毫米,進給速率為200mm/min,主軸轉速6000rpm,單邊留量為O. 06mm ;反面精加工時，將工件通過邊沿處的固定螺釘與反面加工胎具夾緊定位，通孔內圓柱面的加工參數為采用直徑12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm，進給速率為300mm/min，主軸轉速6000rpm,單邊留量為O. 06mm ;其他有精度要求平面的加工參數為切削深度為O. I毫米，進給速率為400mm/min，單邊留量為O. 08mm ;最后再對有精度要求的平面走刀一次，切削深度為O. 02毫米，進給速率為200mm/min，主軸轉速6000rpm，單邊留量為O. 06mm ；(4)精加工后的工件在20°C的室溫下放置4小時，然后用內徑千分尺或三坐標測量機測量孔的實際內徑值，實測直徑值比要求尺寸的中值要小，要求尺寸的中值與實測直徑值差值為△，根據上述差值△修改反面精加工程序，把工件三維模型中的圓柱面內孔直徑增大△，其他尺寸不變，重新生成圓柱面精加工數控程序，采用直徑為12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm,進給速率為300mm/min,主軸轉速6000rpm,單邊留量仍為O. 06mm,內但孔數控程序運行軌跡的直徑增大Λ，滿足精度要求，之后采用此數控程序連續批量精加工通孔內圓柱面。在精加工過程中，利用胎具定位工件時，先利用百分表測量未夾緊工件時工件表面的跳動，然后對角逐漸擰緊螺釘，擰緊后再利用百分表測量工件表面跳動，直到擰緊后的工件表面跳動不大于自由狀態時工件表面的跳動。·在精加工過程中，利用胎具定位工件時，如果螺釘擰得過松，在工件表面與胎具表面的夾縫中，采用厚度為O. 02_的塞尺，看工件四個角和中間部位是否可以塞入，如能塞入，就用手輕按工件表面，再墊入合適厚度塞尺；局部某些位置墊完合適塞尺后，用四個螺釘均勻擰緊工件，再加工工件表面。在利用胎具定位工件時，利用手指輕敲工件四個角，如果工件某個角因翹曲而未緊貼胎具表面，會因敲打產生的顫音形成空響，原因是工件未放平或翹曲變形過大，將工件放平或墊入塞尺與現有技術相比，本發明的有益效果是I、本發明的加工方法，在精加工過程中采用小切削深度和較慢的進給速率加工，在加工最后再精加工走刀一次，切削深度為O. 02毫米，進給速率為200mm/min，可減少主軸、機床工作臺面等部件由于運行慣性對加工精度的影響，精走一次刀軌保證了工件尺寸的精度和穩定性，能控制薄壁工件的變形，保證了工件的加工質量。2、本發明的加工方法，在精加工時，利用輕敲工件所產生的顫音，可迅速找到工件翹曲位置，在工件底面與胎具縫隙中墊入合適塞尺后再進行加工，可快速扭轉工件面的變形，減少精加工次數，提高工件的加工效率和加工精度的穩定性。3、本發明的加工方法，先在工件自由狀態用百分表測量薄壁板件變形量，并記錄工件四個角處百分表表針的跳動量和跳動方向，然后在翹曲位置墊入塞尺，塞尺厚度一般在O. 02mm-0. 08mm之間，再用螺釘擰緊工件，然后用百分表測量工件夾緊后的跳動量，夾緊后的工件表面的跳動量與工件自由狀態的跳動量一致，可判斷墊入塞尺的厚度和夾緊力合適。4、本發明的加工方法，在粗加工過程中采用高切削速度和大進給，提高了工件粗加工效率。5、本發明的加工方法，在精加工時，為保證薄壁工件的通孔內徑值在公差范圍內，先對通孔內徑單邊留余量O. 06mm，在常溫下放置工件4小時后，采用三坐標測量機測量內孔實際尺寸，根據實測值與要求尺寸公差中值的相差值，擴大三維模型中內孔尺寸，重新生成內孔數控程序，再精加工內孔一次，可滿足內孔精度要求和批量生成時尺寸精度的穩定性。
圖I所示為薄壁工件正面視圖；圖2所示為薄壁工件結構剖視圖；圖3所示為薄壁工件正面加工裝夾示意圖；圖4所示為薄壁工件反面加工裝夾示意圖。
圖中1.夾緊工件的螺紋孔，2.工件凹面，3.工件底面，4.臺階面，5.通孔內圓柱 面，6.工件凹面，7.正面加工胎具，8.定位面，9.反面加工胎具，10.反面加工的定位面，11.本體，12.邊沿，13.通孔，14.夾緊工件的螺紋孔，15.夾緊工件的螺紋孔，16.夾緊工件的螺紋孔。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例薄壁鋁件長度為200mm，寬度為100mm，通孔內圓柱面的粗糙度Ra = O. 8 μ m，通孔直徑為52mm，工件最薄處厚度為3. 5mm。工件及裝夾示意圖如圖1_圖4所示，該工件包括本體11、邊沿12和通孔13。其加工方法包括下述步驟(I)粗加工正面粗加工時，將毛坯料用平口鉗夾住，選用直徑為IOmm的立銑刀，切削深度為O. 3mm，進給速率為2500mm/min，主軸轉速為3000rpm。對于沒有精度要求的加工面，即工件凹面2直接銑削到尺寸，對于有精度要求的加工面，即工件底面3和通孔內圓柱面5單邊留量為O. 4mm。反面粗加工時，在邊沿12處，利用螺釘穿過反面加工胎具9的底孔在螺紋孔I、14、15、16處將工件固定于反面加工胎具9上，并通過定位面10進行定位，工件底面3緊貼反面加工胎具9的頂面。反面加工胎具中間的小通孔是為了迅速排掉切削液。選用直徑為IOmm的立銑刀，切削深度為O. 3mm，進給速率為2500mm/min，對于沒有精度要求的加工面，即工件凹面6直接銑削到尺寸，對于有精度要求的加工面，即臺階面4單邊留量為O. 4_，同時把通孔內圓柱面5再加工一次，留量到O. 35mm。 ( 2 )粗加工時，因進給速度和切深比較大，工件存在內應力，鋁板有翹曲變形，粗加工后工件在20°C的室溫下放置10天，再按照常規技術進行尺寸穩定性時效處理，消除內部應力。(3)精加工正面精加工時，采用正面加工胎具7定位工件，采用定位面8進行定位，通過穿過邊沿12處工件的螺紋孔I、14、15、16的螺釘與正面加工胎具7夾緊。為保證通孔內圓柱面5與工件底面3的垂直度，選用直接為12mm的立銑刀加工通孔內圓柱面5和工件底面3，采用大直徑的刀能夠增加剛性。加工工藝參數加工通孔內圓柱面5，切削深度為O. 5毫米，進給速率為800mm/min，主軸轉速為5000rpm，單邊留量為O. Imm ;加工底面3，切削深度為O. I毫米,進給速率為400mm/min,主軸轉速為5000rpm,單邊留量為O. 1mm。最后再精加工走刀一次，只加工有精度要求的平面，切削深度為O. 02毫米，進給速率為200mm/min，主軸轉速為6000rpm，單邊留量為O. 06mm。精度再高的機床，當機床運行時，主軸、機床工作臺面等部件運行慣性會影響加工精度，為保證達到要求，需要以很慢的進給，精走一次刀軌。精加工后，松開螺釘，工件在自由狀態下，再利用百分表測量工件底面3的跳動，保證底面3在整個范圍內百分表指針跳動在O. Olmm以下。如果螺釘擰的太松，會使工件在加工時晃動，影響加工精度。為了保證加工精度，未擰緊螺釘前，利用百分表測量工件底面3的跳動，如果跳動比較大，說明工件有翹曲等變形，此時在工件底面3與正面加工胎具7表面之間的夾縫中，利用厚度為O. 02mm的塞尺，看工件四個角和中間部位是否可以塞入，如能塞入，就用手輕按工件表面，再墊入合適厚度塞尺，然后對角逐漸擰緊螺釘。如果螺釘擰的太緊，工件中間部位會產生彈性變形，當加工完后會縮回，使工件底面3的平面度達不到要求。因機床空間有限，不便于采用光源等方式查看工件翹曲變形所產生的縫隙，但可以利用手指輕敲工件四個角，如果工件某個角因翹曲而使工件底面3未緊貼正面加工胎具7表面時，此處因敲打所發出的顫音會有空響，原因是工件未放平或翹曲變形過大。如果未放平，則重新調整工件放平，如果翹曲變形過大，則墊·入合適塞尺，使工件的翹曲變形狀態不因螺釘的擰緊而發生變化，然后在此狀態進行精加工，可快速消除工件的變形。反面精加工時，參照正面精加工的方式利用合適的力擰緊螺釘，使工件底面3貼在反面加工胎具9的表面。為保證通孔的圓柱度O. 003和直徑52的尺寸在公差范圍內，加工通孔內圓柱面5 :采用直徑12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm，進給速率為300mm/min，單邊留量為O. 06mm。加工臺階面4 :切削深度為O. I毫米，進給速率為400mm/min,主軸轉速為4000rpm，單邊留量為O. 08mm。最后再精加工走刀一次，只加工有精度要求的平面，切削深度為O. 02毫米，進給速率為200mm/min，主軸轉速為6000rpm，單邊留量為O. 06mm。因機床加工時，刀具和切削液等熱量引起薄壁鋁件變形，精加工后在機床上取出工件，在20度的室溫下放置4小時，然后用內徑千分尺或三坐標測量機測量孔的實際內徑值，因通孔內圓柱面單邊留量為O. 06mm，實測直徑值比要求尺寸的中值要小，要求尺寸的中值與實測直徑值差值為O. 1mm，然后根據差值修改反面精加工程序，把工件三維模型中的圓柱面內孔直徑增大O. 1mm，其他尺寸不變，重新生成圓柱面精加工數控程序，采用直徑為12mm的立統刀，切削深度為O. 5mm,進給速率為300mm/min,主軸轉速6000rpm,單邊留量不變，還為O. 06mm,但內孔數控程序運行軌跡的直徑增大O. Imm,滿足精度要求，之后采用此數控程序連續批量精加工通孔內圓柱面，工件的垂直度和圓柱度都在公差范圍內。改進前后工件的加工工藝及加工后工件的檢測結果對比如表I和表2所示。表I
權利要求
1.一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數控加工方法，其特征在于，包括下述步驟 (1)粗加工正面粗加工時，將毛坯料用平口鉗夾住，對于沒有精度要求的加工面直接銑削到尺寸，對于有精度要求的加工面單邊留量為O. 4mm，選用直徑為10mm-12mm的立銑刀，切削深度為O. 3mm，進給速率為2500mm/min，主軸轉速3000rpm ;反面粗加工時，將工件通過邊沿處的固定螺釘與反面加工胎具定位，對于沒有精度要求的加工面直接銑削到尺寸，對于有精度要求的加工面單邊留量為O. 4_，通孔內圓柱面加工留量為O. 35_，選用直徑為10mm-12mm的立統刀，切削深度為O. 3mm,進給速率為2500mm/min,主軸轉速3000rpm ； (2)粗加工后工件在20°C的室溫下放置10天，再進行尺寸穩定性時效處理，消除內部應力； (3)精加工正面精加工時，將工件通過邊沿處的固定螺釘與正面加工胎具夾緊定位，通孔內圓柱面的加工參數為選用直徑為為12mm的立銑刀，切削深度為O. 5毫米，進給速率為800mm/min，主軸轉速5000rpm，單邊留量為O. Imm ;其他有精度要求的加工面的加工參數為選用直徑為為12mm的立銑刀，切削深度為O. I毫米，進給速率為400mm/min，主軸轉速5000rpm，單邊留量為O. Imm ;最后再精加工走刀一次，只加工有精度要求的平面，切削深度為O. 02毫米,進給速率為200mm/min,主軸轉速6000rpm,單邊留量為O. 06mm ;反面精加工時，將工件通過邊沿處的固定螺釘與反面加工胎具夾緊定位，通孔內圓柱面的加工參數為采用直徑12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm，進給速率為300mm/min，主軸轉速6000rpm,單邊留量為O. 06mm ;其他有精度要求平面的加工參數為切削深度為O. I毫米，進給速率為400mm/min，單邊留量為O. 08mm ;最后再對有精度要求的平面走刀一次，切削深度為O. 02毫米，進給速率為200mm/min，主軸轉速6000rpm，單邊留量為O. 06mm ； (4)精加工后的工件在20°C的室溫下放置4小時，然后用內徑千分尺或三坐標測量機測量孔的實際內徑值，實測直徑值比要求尺寸的中值要小，要求尺寸的中值與實測直徑值差值為△，根據上述差值△修改反面精加工程序，把工件三維模型中的圓柱面內孔直徑增大Λ，其他尺寸不變，重新生成圓柱面精加工數控程序，采用直徑為12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm,進給速率為300mm/min,主軸轉速6000rpm,單邊留量仍為O. 06mm,內但孔數控程序運行軌跡的直徑增大Λ，滿足精度要求，之后采用此數控程序連續批量精加工通孔內圓柱面。
2.根據權利要求I所述的局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數控加工方法，其特征在于，在精加工過程中，利用胎具定位工件時，先利用百分表測量未夾緊工件時工件表面的跳動，然后對角逐漸擰緊螺釘，擰緊后再利用百分表測量工件表面跳動，直到擰緊后的工件表面跳動不大于自由狀態時工件表面的跳動。
3.根據權利要求I所述的局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數控加工方法，其特征在于，在精加工過程中，利用胎具定位工件時，如果螺釘擰得過松，在工件表面與胎具表面的夾縫中，采用厚度為O. 02_的塞尺，看工件四個角和中間部位是否可以塞入，如能塞入，就用手輕按工件表面，再墊入合適厚度塞尺；局部某些位置墊完合適塞尺后，用四個螺釘均勻擰緊工件，再加工工件表面。
4.根據權利要求I所述的局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數控加工方法，其特征在于，在利用胎具定位工件時，利用手指輕敲工件四個角，如果工件某個角因翹曲而未緊貼胎具表面，會因敲打產生的顫音形成空響，原因是工件未放平或翹曲變形過大，將工件放平或墊入 塞尺。
全文摘要
本發明公開了一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數控加工方法，提供一種能提高產品加工穩定性，保障產品質量的加工方法。粗加工，采用大的進給和切削深度，提高了加工效率。之后工件在20℃的室溫下放置10天，再進行尺寸穩定性時效處理，消除內部應力；精加工，利用輕敲的方式快速找到工件的翹曲變形位置，再墊入塞尺，加工后可消除翹曲變形。精加工后的工件在20℃的室溫下放置4小時，然后用三坐標測量機測量孔的實際內徑值，實測直徑值比要求尺寸的中值要小，其差值為Δ，根據上述差值Δ修改精加工程序，把工件三維模型中的圓柱面內孔直徑增大Δ，重新生成圓柱面精加工數控程序，滿足精度要求，之后采用此數控程序連續批量精加工通孔內圓柱面。本發明的加工方法能控制薄壁工件的變形，保證了工件的加工質量。
文檔編號B23C3/00GK102873386SQ20121038559
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月12日 優先權日2012年10月12日
發明者王勇, 邵文全, 寇金寶 申請人:天津商業大學