[發(fā)明專利]一種高壓氣囊輔助薄壁構(gòu)件精密銑削加工方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202310036065.0
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN115971550A
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王學(xué)志;何祝斌;杜巍;陳柯霖;錢希興
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B23C3/13
• 分類號: B23C3/13;B23C3/00;B23C9/00;B23Q3/00;B23Q3/06;B23Q3/08
• 代理公司: 遼寧鴻文知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21102
• 代理人: 王海波

本發(fā)明公開了一種高壓氣囊輔助薄壁構(gòu)件精密銑削加工方法，將待加工的薄壁構(gòu)件放置到支撐胎膜上并固定；有壓介質(zhì)持續(xù)充入到高壓氣囊輔助裝置的內(nèi)部，通過高壓氣囊的出口排出，以使薄壁構(gòu)件的加工區(qū)域與支撐胎膜完全貼合；高壓氣囊輔助裝置與銑刀同步移動，高壓氣囊以及有壓介質(zhì)共同對薄壁構(gòu)件施加壓力，銑刀對薄壁構(gòu)件進行銑削加工，取出零件。本發(fā)明采用壓力可調(diào)的氣體或液體作為約束介質(zhì)，壓力可達到10MPa甚至更高，避免了壓緊力不足的問題。本發(fā)明采用高壓氣囊輔助裝置使輔助壓力與銑刀同步移動，抑制薄壁構(gòu)件加工區(qū)域變形，保證薄壁構(gòu)件在銑削加工中的精度，提高加工效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種薄壁構(gòu)件的精密加工方法，具體涉及一種采用高壓氣囊輔助薄壁構(gòu)件精密銑削加工方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著先進制造技術(shù)的飛速發(fā)展，薄壁構(gòu)件作為目前實現(xiàn)高性能和輕量化裝備的重要結(jié)構(gòu)形式，在當今工程的實際應(yīng)用中所占的比例越來越大，廣泛應(yīng)用于航空、汽車、化工機械、建筑和海洋工程等領(lǐng)域中。例如飛機上采用的薄壁零件種類繁多，形狀和性能各異，結(jié)構(gòu)和工藝特點也各不相同，主要包括飛機機身結(jié)構(gòu)中的薄壁零件、裝配機載設(shè)備的框架殼體類薄壁零件以及飛機發(fā)動機結(jié)構(gòu)中的薄壁零件等，機身的薄壁零件平面內(nèi)單方向尺寸超過3000mm，而壁厚僅為2～3mm，厚度方向尺寸精度到達了±0.1mm。

薄壁構(gòu)件通常采用成形與切削加工(或化學(xué)銑削)相結(jié)合的方法制造完成：一種方案是先對毛坯料進行切削加工(或化學(xué)銑削)獲得加強筋等特征結(jié)構(gòu)，然后采用輥彎或壓彎方法獲得整體壁板；另一種方案是先對毛坯料進行輥彎或壓彎獲得整體壁板，然后采用切削加工或(化學(xué)銑削)獲得加強筋等特征結(jié)構(gòu)。化學(xué)銑削在加工薄壁構(gòu)件特征結(jié)構(gòu)時，在未加工位置的側(cè)面也會產(chǎn)生溶解，并在加工底面和側(cè)面間形成圓弧狀，難以加工出設(shè)計的尖角或深槽，同時化學(xué)銑削后的溶液也有污染，無法滿足精密加工要求和綠色制造發(fā)展的需要。因此，薄壁構(gòu)件的此類特征結(jié)構(gòu)經(jīng)常需要通過銑削加工完成。

在銑削加工中，需要將通過輥彎或壓彎等方法制成的平面或曲面薄壁構(gòu)件放置在支撐胎膜上，利用壓板等將其固定在胎膜上，然后銑刀在薄壁構(gòu)件的局部位置開始銑削加工，并逐步完成。由于薄壁構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、弱剛性、去除率大，在銑削加工過程中極易發(fā)生變形，導(dǎo)致薄壁構(gòu)件壁厚不均、尺寸超差，甚至造成刀具或機床的損壞、薄壁構(gòu)件的報廢。因此在薄壁構(gòu)件銑削加工中往往需要抑制加工變形的裝置或方法。

目前抑制薄壁構(gòu)件變形的主要方法有以下幾種：(1)加工參數(shù)及路徑優(yōu)化抑制構(gòu)件變形技術(shù)。首先獲得不同切削參數(shù)及路徑下薄壁構(gòu)件的加工變形量，然后通過優(yōu)化算法獲得最小變形量及最優(yōu)路徑；(2)高速切削抑制構(gòu)件變形技術(shù)。主要是大幅度提高刀具速度及進給率，降低切削厚度，從而在加工過程中達到減緩薄壁構(gòu)件溫升和減小薄壁構(gòu)件變形的目的；(3)數(shù)控補償抑制構(gòu)件變形技術(shù)。通過專用設(shè)備對刀具位置進行實時監(jiān)測并控制，來補償因變形產(chǎn)生的讓刀量，減小變形，保證薄壁構(gòu)件的加工精度；(4)輔助支撐抑制構(gòu)件變形技術(shù)，主要包括真空吸盤、鏡像銑削、固定壓力介質(zhì)腔內(nèi)銑削等技術(shù)方式。真空吸盤技術(shù)在薄壁構(gòu)件待銑削區(qū)域的另一側(cè)設(shè)置多個真空吸盤，通過真空壓力牢牢固定薄壁構(gòu)件。鏡像銑削技術(shù)在銑刀對應(yīng)另一側(cè)設(shè)置一個支撐單元，控制系統(tǒng)使支撐單元和銑刀有相同的進給速度，支撐單元會隨著刀具的移動實時改變位置。固定壓力介質(zhì)腔內(nèi)銑削技術(shù)(一種壓力輔助薄壁坯料精密加工方法，專利號：ZL?201510341829.2)是將壓力介質(zhì)腔放置在待加工的薄壁構(gòu)件上，調(diào)節(jié)介質(zhì)腔內(nèi)的壓力(壓力可遠遠大于0.1MPa)使待加工的薄壁構(gòu)件緊靠在支撐胎膜上，銑削加工過程在壓力介質(zhì)腔內(nèi)完成。