[發明專利]一種錐形回轉體的內網格曲面高效銑削方法

有效

• 申請號: 201410685510.7
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104439452A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 郭玉;羅加斌;劉凱;程慧珍
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天紅陽機電有限公司
• 主分類號: B23C3/16
• 分類號: B23C3/16
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 李佑宏

技術領域

本發明屬于銑削加工領域，特別涉及一種錐形回轉體的內網格曲面高效銑削方法。

背景技術

目前主要采用骨架蒙皮鉚接、鑄造、化學銑削、熔焊、整體鍛造或者攪拌摩擦焊等技術制造大型薄壁錐形回轉體類零件。

大型錐形回轉體制造工藝水平和制造裝備能力提出了更新升級與低成本制造要求，大型整體錐形回轉體的制造除了要滿足結構輕質，還必須具備良好的綜合力學性能，目前，采用網格筋內形曲面的大型錐形回轉體已成為產品設計首選的一種結構類型。通常采用鍛造毛坯+機械加工的方式進行制造，對于大尺寸開放型的大型網格筋曲面和內型空間很大的內形網格筋曲面，主要是采用數控銑加工方式去除材料余量，而加工空間與主軸干涉的小型網格筋曲面，可以用化學銑的方式加工，但化學銑對環境污染較大，通常情況下不采用，數控銑加工內網格曲面成為首選的加工方法。

因此，在航天制造業，對于大型錐形回轉體的內網格曲面的加工主要采用整體鍛造毛坯，通過銑削加工進行產品的制造。

錐形回轉體的內網格曲面加工特征具有以下特點：

(1)帶有內網格曲面的錐形回轉體零件本身直徑大、壁薄、外圓面上開口多、高度高、剛性弱，易產生變形；

(2)錐形回轉體內形由大面積的內網格曲面組成，材料去除量很大，傳統加工方法采用球頭刀加工曲面，加工效率低下，而采用圓鼻刀加工存在表面粗糙度達不到設計的要求；

(3)大型內網格曲面加工單元為網格狀，拐角數量多，刀具換向頻繁，在網格周邊四處拐角處主軸受到較大沖擊，主軸振動幅度大，易造成啃刀；

(4)內網格曲面分隔筋與曲面高度差大小不一。高度落差大，加工時刀具懸出量較大，側壁清根時采用的刀具直徑偏小，刀具剛性差，易發生刀具折斷，零件啃刀受損；

(5)材料去除主要集中在銑削加工中，銑削量較大，加工中存在熱應力和切削應力；

內網格曲面一般存在于壁厚小于4mm，直徑大于Φ900mm、高度大于400mm的大型錐形回轉體中。

現有的錐形回轉體的內網格曲面的加工方法如下：

(1)熱處理工序安排在粗車內、外形之后，銑削之前；

(2)加工流程分為粗銑、精銑工序，采用加工中心銑內錐曲面的方式進行銑削；

(3)內網格曲面加工以圓鼻刀進行粗銑，以球頭刀進行曲面精銑；

(4)側壁清根采用球頭刀，最終采用鉗工打磨的方式進行清根。

熱處理之前未對大的材料去除區域進行粗銑，導致粗銑內網格曲面后變形較大，部分零件由于變形超出加工余量，還需增加內撐校正的工序內容；內網格曲面粗、精銑之間沒有人工時效工序安排，粗銑后的應力未充分釋放，精銑時變形量控制困難，直接影響到此類零件壁厚尺寸精度；銑削加工量分配不合理，導致修正變形時出現修正余量不夠，零件壁厚不均勻、圓度差，無法保證使用要求；精銑時采用球頭銑刀進行加工，加工效率低，加工周期長；側壁清根時由于刀具伸長量較大，極易斷刀，且換刀后重新對刀，誤差大，也較浪費時間；內網格曲面拐角處速率控制不理想，產生啃刀現象。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種錐形回轉體的內網格曲面高效銑削方法，用于將整體鍛造的毛坯加工成型為多開口內網格曲面的薄壁錐形回轉體零件，零件變形小，尺寸精度高，能有效提高加工效率，解決現有加工方法存在的變形大、壁厚不均勻、內網格曲面拐角啃刀、側壁清根采用鉗工打磨導致的加工周期長、加工質量難以保證的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種錐形回轉體的內網格曲面高效銑削方法，包括以下步驟：

1)粗銑錐形回轉體的內曲面：將內曲面劃分為網格狀結構，網絡狀結構主要由多個待加工塊組成，每個待加工塊均包括陡峭加工區和平行加工區，陡峭加工區包圍平行加工區；先對陡峭加工區進行粗銑，刀具選用圓鼻銑刀，使陡峭加工區形成類長方形的溝槽，溝槽內所圍的區域為平行加工區，相鄰的溝槽之間形成錐形回轉體的內筋條；陡峭加工區采用深度方向分層順時針加工，每次切深2.5mm～3.5mm；然后對類長方形溝槽所圍區域內的平行加工區進行粗銑，平行加工區采用與內表面曲率變化方向一致的加工方向進行分層加工，刀具選用直齒銑刀，每次切深2.5mm～4mm，切寬為直齒銑刀的直徑的50％；陡峭加工區和平行加工區均留余量3±0.3mm；

2)對錐形回轉體進行熱處理，圓度變形控制在2mm以內；

3)半精銑錐形回轉體的陡峭加工區和平行加工區，陡峭加工區和平行加工區均內表面留余量1±0.3mm；