[發明專利]雙面型腔薄腹板結構鈦合金零件的數控加工方法

有效

• 申請號: 201310473301.1
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103567705A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 車國棟;韓世波;崔生富;紀鵬
• 申請（專利權）人: 中航飛機股份有限公司西安飛機分公司
• 主分類號: B23P13/02
• 分類號: B23P13/02;B23C3/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

技術領域

本發明涉及數控加工技術領域，特別是關于具有雙面型腔薄腹板結構的飛機鈦合金零件的數控加工技術。

背景技術

具有薄腹板結構的零件是飛機零件中常見的結構形式，常見的薄腹板厚度1-2mm左右，從結構上可分為單面型腔薄腹板結構和雙面型腔薄腹板結構兩種類型，其中具有雙面型腔薄腹板結構的飛機零件占了兩者總和的較大比例。以往雙面型腔薄腹板結構的飛機零件多為鋁合金材料，但近年來，越來越多的具雙面型腔薄腹板結構的飛機零件使用鈦合金材料。

對于單面型腔薄腹板結構和鋁合金雙面型腔薄腹板結構這兩種典型薄腹板結構的飛機零件的加工，現階段都有很好的加工解決方式，加工單面型腔薄腹板結構鋁合金和鈦合金零件都可以采用真空平臺吸附方式加工，以達到減少顫動保證質量的目的。加工鋁合金材料的雙面型腔薄腹板零件可以采用高速銑削，以達到減少顫動保證質量的目的。

但是加工鈦合金材料的雙面型腔薄腹板零件時，由于鈦合金材料本身的加工性能，不可能采用高速銑削加工方式，傳統的加工方式往往需要在加工過程中采用石膏等其他附注物質填充支撐，造成較大的機床污染損耗，同時在加工第二側型腔薄腹板時需要留變形補償余量進行多次加工，而補償余量的大小多憑經驗給定，并且加工走刀軌跡多為統鈦合金型腔環形坡走銑的軸向分層加工方式，這樣的走刀軌跡主要產生較大的軸向切削力，很容易產生腹板的變形、顫動，造成零件超差報廢，導致此類零件的加工難度大，加工效率低。

發明內容

本發明的目的在于公開一種加工鈦合金零件雙面型腔薄腹板的數控加工方法。該方法為鈦合金雙面型腔薄腹板結構零件的加工提供了新思路，實現了此類零件加工過程中低切削力切削，并可降低振動趨勢并獲得很高的金屬去除率，達到了數控高效精密加工。

一種具有雙面型腔薄腹板結構鈦合金零件的數控加工方法，其特征在于包含以下步驟：

1）首先加工零件第一側型腔腹板，在型腔中心留出一個支撐臺，該支撐臺與型腔側壁等高；

2）加工零件第二側型腔腹板，首先在腹板中心區域內加工一個起刀孔，起刀孔的底部微微高于腹板底面即可，然后使用玉米銑刀或長刃銑削刀具，采用徑向分層方式從上述起刀孔的中心點向外銑削加工，形成螺旋形走刀軌跡，逐步去除材料；

3）在兩側型腔腹板都完成加工之后，最后去除支撐臺即可。

本發明的有益效果在于，克服了雙面型腔薄腹板鈦合金零件的常規加工方式效率低、質量差的缺陷，確保在加工過程中刀具在零件薄腹板上施加的接觸壓力盡量小，避免了零件薄腹板因軸向應力產生的變形、顫動，同時工作臺進給可以保持較高的速度來獲得很高的金屬去除率。

以下結合實例附圖對該申請作進一步詳細描述。

附圖說明

圖1零件第一側腹板加工主視圖示意

圖2零件第一側腹板加工剖視圖示意

圖3零件第二側腹板鉆孔加工主視圖示意

圖4零件第二側腹板鉆孔加工剖視圖示意

圖5零件第二側腹板加工刀具走刀軌跡主視圖示意

圖6零件第二側腹板加工刀具走刀軌跡主視圖示意

圖中編號說明：1零件、2型腔、3腹板、4支撐臺、5起刀孔、6玉米銑刀、7螺旋形走刀軌跡

具體實施方式

本實施例是用于某飛機上具有雙面型腔薄腹板結構零件1的加工，零件本體材料為TC21難加工材料，屬于雙面型腔薄腹板結構，型腔2深度35mm，腹板3的厚度僅1.5mm,如果使用傳統工藝方法加工零件1，加工效率低、質量差、零件變形大，而采用新方法加工零件，完全可以避免以上問題。此方法具體如下：

1）在加工零件1第一側型腔腹板時在型腔中心留出一個支撐臺4，該支撐臺的高度與型腔的側壁等高，然后再加工零件第二側腹板。

2）加工第二側型腔腹板時，首先在型腔中心區域內加工一個起刀孔5，該起刀孔的底部微微高于腹板底面即可，然后采用玉米銑刀6，使用徑向分層方式從該起刀孔的中心點向外銑削加工，形成螺旋形走刀軌跡7，逐步去除材料，加工過程中一直保持小的徑向切寬。

3）在兩側型腔腹板都完成加工之后單獨去除支撐臺4。

應用本發明后，在整個數控加工過程中，零件1薄腹板變形、顫動很小，同時加工效率有很大的提高，實現了此類鈦合金零件數控高效精密加工。