[發明專利]一種閉角結構穩定加工方法

有效

• 申請號: 201910536458.1
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110293252B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 劉翹楚;崔雅文;廖雙權;牛印;熊航;楊玲
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業（集團）有限責任公司
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 張鳴潔

本發明公開了一種閉角結構穩定加工方法，在五自由度加工時先根據閉角結構尺寸計算危險殘留寬度l_C，判斷是否會產生危險殘留；如果會產生危險殘留，在危險殘留高度h_C之下加工時，刀具進行徑向分層，保證刀具的第一刀距離最終加工表面超過h_C·cosψ。本發明公開的一種閉角結構穩定加工方法可有效控制長刀具在加工閉角結構底端的切削量，使切削量既不過大引起加工不穩定，又不過小或空刀過多而降低加工效率，保證了閉角結構在穩定前提下的高效加工。

技術領域

本發明涉及零件閉角結構加工技術領域，具體涉及一種閉角結構穩定加工方法。

背景技術

閉角結構是零件內形面與腹板面夾角小于90°的結構。隨著航空結構件制造技術的發展，由于飛機結構件正向著整體化、大型化、理論外形復雜化的方向發展，幾乎所有雙面零件幾乎至少有一面是閉角，很多零件存在局部閉角過大的情況。

閉角結構在數控加工過程中，當閉角結構深度較大時，如果采用先使用立銑刀進行三自由度方式刀具豎直加工，再使用立銑刀五自由度方式刀具擺角加工且不進行徑向分層，在加工到閉角結構底端時，會形成“殘留包刀”，即刀具被殘留完全包裹，形成滿刀切削，且兩邊切削余量不均，是加工穩定性變差，尤其在鈦合金加工過程中，這種走刀方式極易產生崩刃，實際零件生產加工過程中，殘留可能較小，不易察覺，但即便是很小的“殘留包刀”都會產生崩刃。而如果直接進行保守的從閉角結構頂端開始全部徑向分層的保守加工方法，會產生大量空刀降低零件的加工效率。

除此之外由于閉角結構自身的特點，常見數控加工立銑刀無論直徑多小，均無法完全去除閉角殘留，如果使用常規球頭刀，則需要球頭刀的長徑比非常大，刀具剛度很弱，難以加工殘留部位。在傳統工藝方案中，通常在數控工序使用立銑刀盡量清除殘留，然后鉗工工序交給鉗工打磨制到位，但是比較結構本身空間較為狹小，鉗工稍有不穩，刀具便會觸碰到零件內形面或腹板面，造成零件質量問題。也有少部分零件使用球頭刀清除殘留，為規避刀具剛性差打來的質量風險，使用較為保守的參數，使得加工效率很低。另一方面，部分零件設計允許保留閉角殘留，但不允許殘留處有臺階造成應力集中，如果僅簡單清殘留仍然需要鉗工打磨。

同時刀具隨著制造水平的進步，一種新型錐度球頭銑刀出現，例如申請號為201510737502.7的一種新型錐度球頭刀具。使用此類刀具，可以進一步清除殘留，實現閉角殘留完全機加去除，不需要鉗工打磨。但此類錐度球頭銑刀允許的切削量更小，因此需要準確計算殘留大小，才能保證穩定切削。

綜上，閉角殘留始終是制約零件加工效率的一個關鍵環節，如果能準確計算殘留的位置和大小，將閉角殘留又快又好地清除，零件的加工效率會有顯著提升。

發明內容

本發明針對現有技術，提供了一種能準確計算殘留的位置和大小的閉角結構穩定加工方法，該方法可以提高閉角結構的穩定、高效加工。

本發明通過下述技術方案實現：所述一種閉角結構穩定加工方法，先使用立銑刀進行三自由度立銑刀豎直加工閉角結構，包括以下步驟：

S1)在對零件的閉角結構采用五自由度立銑刀加工之前，先根據閉角結構尺寸計算危險殘留寬度l_C，其計算公式為：

S2)根據S1)的計算結果，判斷是否會產生危險殘留：若l_C≤0，不產生危險殘留，正常加工；若l_C＞0時，會產生危險殘留；

S3)l_C＞0時，計算殘留高度h_C，計算公式為：

S4)在l_C＞0時，立銑刀進行徑向分層加工，保證立銑刀加工時的第一刀與最終加工表面之間的距離大于h_C·cosψ；

其中：ψ為零件內形面與腹板面夾角、h為零件高度、D為立銑刀直徑、r為立銑刀底齒半徑。