一種利用普通數控銑床設備進行高精度薄壁零件的加工方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及零件的加工領域，特別是一種利用普通數控銳床設備進行高精度薄壁 零件的加工方法。
【背景技術】
[0002] 隨著武器裝備向輕量化、智能化方向的發展，產品大量采用薄壁結構件，運類零件 大都具有結構復雜、形狀特異、薄壁（壁厚小于或等于3mm)、剛性差、精度要求高（垂直度 0.005mm、同軸度Φ 0.005mm)等特點。采用傳統的加工方式，產生的切削力較大，加工應力使 薄壁高精度零件產生較大的變形，導致最終生產出的產品很難達到設計要求。目前解決薄 壁高精度零件的切削變形和減小加工誤差的方法中，利用高速切削方法是重要手段。但高 速切削的必備硬件較多，與傳統數控機床相比高速切削機床在結構上必須具有較高的硬件 配置、適應的刀具系統和專用的加工程序等必備條件。如何解決薄壁高精度零件切削變形、 減少加工誤差，尤其是解決基于普通數控銳床設備上薄壁高精度零件切削變形、減少加工 誤差。通過對普通數控銳床設備加工薄壁高精度零件應力變形量的定量分析，借鑒高速切 削方法原理，從中找出在普通數控銳床設備上加工該類零件有效的加工方法，為今后此類 零件的加工提供重要的方法參考和依據。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種利用普通數控銳床設備進行高精度薄壁零件的加工方 法。該方是通過使用普通數控銳床設備和普通加工刀具，引用高速切削方法的理念，采用較 高切削速度、較大進給量、較小吃刀深度進行分層加工的亞高速切削方法，W減小切削力、 切削熱和切削振動的產生，從而解決薄壁高精度零件切削變形，減少加工誤差的產生，保證 零件的加工精度并提高生產效率。
[0004] 本發明的目的是運樣實現的，一種利用普通數控銳床設備進行高精度薄壁零件的 加工方法，其特征是:它包括如下步驟： 步驟1)薄壁零件粗加工，采用銳削方式粗加工薄壁零件，各面留加工余量0.5mm; 步驟2)熱處理去加工應力，將步驟1)粗加工后的薄壁零件進行加熱，加熱溫度為140± l〇°C、保溫5~化，空冷到室溫； 步驟3)精加工基準面，將步驟2)熱處理后的薄壁零件采用銳削及研磨方式加工基準 面，保證與夾具接觸的基準面平面度0.002mm，定位內孔基準面的垂直度0.01mm及尺寸Φ 88 +0.03+0.02; 步驟4)在普通數控銳床設備上對步驟3)精加工基準面后的薄壁零件進行精加工，保證 薄壁零件的精度至IT6~IT7級;數控加工時采用亞高速切削方法對薄壁零件進行精加工。 [000引步驟5)對步驟4)精加工后的薄壁零件進行真空熱處理。
[0006]所述步驟1)的粗加工階段，選擇高速鋼銳刀，直徑〇40mm，切削速度分別為25 m/ min ~35m/min、進給量 0.25mm/;r、切削深度 1 mm ~3mm。
[0007] 所述步驟3)精加工基準面階段，選擇硬質合金端銳刀直徑Φ 14mm，切削速度 600mm/min、進給量 0.25mm/;r、吃刀深度0.1mm~0.3mm。
[0008] 所述步驟4)精加工階段中，所采用亞高速切削方法是：選擇YG類硬質合金刀具 IS0K10 ~K20 直徑為 〇12111111、〇8111111，加工時的轉速為2500'/111111~6000'/111111，進給量為 lOOOmm/min~3000mm/min，切削深度0.1mm~0.3mm，銳刀軸向切深。mm,數控時重復調用 上述參數進行分層加工； 所述步驟5)真空熱處理包括Ξ個階段:第一階段是:升溫到450°C，保溫時間為化，退火 再結晶熱處理，改善切削性能;第二階段是:升溫到300°C，保溫時間為比，時效處理，消除加 工應力；第Ξ階段是：降溫到-50°C，保溫時間為化，升溫到90°C，保溫時間為化，消除加工 應力并穩定加工尺寸。
[0009] 所述步驟2)熱處理去應力為人工時效。
[0010] 本發明的有益效果是薄壁高精度零件在普通數控銳床設備上加工的加工方法。通 過粗加工、人工時效、精加工及采用亞高速切削方法和真空熱處理步驟解決了薄壁高精度 零件加工變形的難題，采用該方法成功加工同軸度Φ0.005mm、平行度0.015mm、垂直度 0.005mm、壁厚為3mm的薄壁高精度零件，滿足了該類高精度零件的加工要求。
[00·Μ]本發明的優點是： 1、本發明通過亞高速切削方法，突破了傳統設備使用觀念，設備使用轉速普遍提高40% W上，設備功效得到極大提高，有效降低切削力、減小零件變形、刀具磨損少、使用壽命長、 切削效率大大提高;通過分層加工實現了切削載荷恒定；適用范圍廣泛，無需價格昂貴的 高速加工設備和高速刀具系統。亞高速加工所使用的機床為一般數控機床，加工時的轉速 為25001'/111；[]1~60001'/111；[]1，進給量為1000111111/111；[]1~3000111111/111；[]1，大多數數控設備可^達到。
[0012] 2、本發明降低了切削熱、切削力和零件變形量。亞高速切削加工時，由于切削速度 較高，切屑W很高的速度排出，帶走了80% W上的切削熱，傳給工件的熱量很少，減少了工 件的內應力和熱變形，提高加工精度。同時采用了真空熱處理消除加工應力并穩定加工尺 寸，使得加工后零件精度不發生變化。
[0013] 3、提高生產效率、加工質量。亞高速切削加工使用較大的進給率，比常規切削加工 提高3~5倍，單位時間材料切除率可提高2~4倍。當加工需要大量切除金屬的零件時，可使 加工時間減少，降低了切削工時，生產率大大提高。
[0014] 4、簡化了加工工藝流程。由于零件在加工時變形較小，減少了校平、設計專用工 裝、專用壓板等工藝步驟，減少了倒壓板等輔助裝夾時間。
【附圖說明】
[0015] 下面結合實施例及附圖對本發明作進一步說明，但不作為對本發明限定： 圖1是本發明薄壁零件采用鑄侶合金薄壁框架零件的主視的剖視圖； 圖2是圖1的俯視圖； 圖3是零件裝夾的示意圖； 圖4是A向視圖及定位示意圖； 圖5是加工平面的刀具路徑； 圖6是加工孔的刀具路徑。
[0016] 圖中，1、鑄侶合金薄壁框架零件；2、基準面D;3、壓緊力；4、基準面A;5、圓弧進刀 點；6、首銳半圓軌跡;7、銳另外半圓軌跡;8、圓弧退刀點；9、圓孔中屯、；10、平面退刀點；11、 平面進刀點。
【具體實施方式】
[0017] 實施例1 一種利用普通數控銳床設備進行高精度薄壁零件的加工方法，包括如下步驟： 步驟1)薄壁零件粗加工，采用銳削方式粗加工薄壁零件，各面留加工余量0.5mm; 步驟2)熱處理去加工應力，將步驟1)粗加工后的薄壁零件進行加熱，加熱溫度為140± l〇°C、保溫5~化，空冷到室溫； 步驟3)精加工基準面，將步驟2)熱處理后的薄壁零件采用銳削及研磨方式加工基準 面，保證與夾具接觸的基準面平面度0.002mm，定位內孔基準面的垂直度0.01mm及尺寸Φ 88 +0.03+0.02; 步驟4)在普通數控銳床設備上對步驟3)精加工基準面后的薄壁零件進行精加工，保證 薄壁零件的精度至IT6~IT7級;數控加工時采用亞高速切削方法對薄壁零件進行精加工； 步驟5)對步驟4)精加工后的薄壁零件進行真空熱處理。
[0018] 本發明的亞高速加工方法是通過使用普通的數控設備、普通加工刀具，采用較高 切削速度、較大進給量、較小吃刀深度進行分層加工，W減小切削力、切削熱和切削振動的 產生，運樣消除零件切削過程中刀具引起的震動，提高加工精度，避開了零件與機床的共振 區域，避免了切削時的震動引起的零件變形。從而解決薄壁、板類零件變形，保證加工精度 并提高生產效率的方法。
[0019] 實施例2 一種利用普通數控銳床設備進行高精度薄壁零件的加工方法，包括如下步驟： 步驟1)薄壁零件粗加工，采用銳削方式粗加工薄壁零件，各面留加工余量0.5mm; 粗加工時，選擇高速鋼銳刀，直徑Φ40πιπι，切削速度分別為25 m/min~35m/min、進給 量0.25mm/;r、切削深度1 mm~3mm。
[0020] 步驟2)熱處理去加工應力，將步驟1)粗加工后的薄壁零件進行加熱，加熱溫度為 140 ± 10°C、保溫5~化，空冷到室溫;該熱處理去應力為人工時效。
[0021] 步驟3)精加工基準面，將步驟2)熱處理后的薄壁零件采用銳削及研磨方式加工基 準面，保證與夾具接觸的基準面平面度0.002mm，定位內孔基準面的垂直度0.01mm及尺寸Φ 88+0.03 +0.02;精加工基準面時，選擇硬質合金端銳刀直徑Φ 14mm，切削速度600mm/min、 進給量〇.25mm/;r、吃刀深度0.1mm~0.3mm。
[0022] 步驟4)在普通數控銳床設備上對步驟3)精加工基準面后的薄壁零件進行精加工， 保證薄壁零件的精度至IT6~IT7級;數控加工時采用亞高速切削方法對薄壁零件進行精加 工； 所采用亞高速切削方法是:選擇YG類硬質合金刀具IS0K10~K20直徑為Φ 12mm、Φ 8mm， 加工時的轉速為2500r/min~6000r/min，進給量為lOOOmm/min~3000mm/min，切削深度 0.1mm~0.3mm，銳刀軸向切深^ 3mm，數控時重復調用上述參數進行分層加工。
[0023] 步驟5)