一種彎管內(nèi)表面的三軸數(shù)控銑削方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及彎管表面數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種彎管內(nèi)表面的三軸數(shù)控銑 削方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 彎管是核電產(chǎn)品中制造難度較大的零件之一。目前，國內(nèi)彎管的制造主要是彎曲 成型和機(jī)械加工兩種方式。彎曲成型是先制造直管，然后通過彎管機(jī)進(jìn)行彎曲成型，這種加 工方式免去了對彎管的復(fù)雜曲面加工，簡化了制造過程，但是彎曲成型對表面質(zhì)量有很大 的損傷，受壁厚尺寸和材料性能等條件限制，彎曲成型容易造成彎管內(nèi)弧材料堆積、外弧材 料內(nèi)部組織損傷，成功率較低。
[0003] 機(jī)械加工是在鍛造的彎管毛坯件上通過表面機(jī)械加工得到預(yù)期的表面質(zhì)量，機(jī)械 加工彎管外部曲面較容易，但其內(nèi)部曲面由于內(nèi)部空間狹小，刀具運(yùn)動(dòng)受限，加工難度較 大。
[0004] 目前，彎管內(nèi)表面機(jī)械加工多采用五軸數(shù)控銑削加工方法或使用專用輔助設(shè)備加 工，五軸數(shù)控銑削加工方法需采用五軸數(shù)控銑頭，五軸數(shù)控銑頭尺寸一般較大，容易對管壁 造成干涉；目前國內(nèi)專用輔助設(shè)備成本高、通用性差，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種彎管內(nèi)表面的三軸數(shù)控銑削方法，用以解 決現(xiàn)有彎管制造內(nèi)表面機(jī)械加工困難的問題。利用普通的三軸數(shù)控機(jī)床和刀具，就能夠加 工彎管內(nèi)表面，使其達(dá)到預(yù)期表面質(zhì)量，設(shè)備工藝簡單，成本低。
[0006] 本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 本發(fā)明一種彎管內(nèi)表面的三軸數(shù)控銑削方法，使用普通三軸數(shù)控機(jī)床、圓弧三面 刃刀盤和長刀桿對彎管內(nèi)表面進(jìn)行銑削加工，包括以下步驟：
[0008] (1)粗加工:將所述彎管兩端直線部分的內(nèi)表面銑削加工成直筒面，將彎管彎曲部 分的內(nèi)表面銑削加工成臺(tái)階面；
[0009] (2)刀具軌跡規(guī)劃：以粗加工后所述彎管為毛坯，建立所述彎管的三維模型，并將 所述彎管彎曲部分劃分為區(qū)域I、區(qū)域Π 、區(qū)域m、區(qū)域IV、區(qū)域V，并分別對每個(gè)區(qū)域進(jìn)行 刀具軌跡規(guī)劃：
[0010]所述區(qū)域I和所述區(qū)域m刀具軌跡:從端面中心點(diǎn)進(jìn)刀，沿刀軸逆向進(jìn)給，走刀方 式為沿所述區(qū)域I和所述區(qū)域m的截面輪廓順銑走刀，使用所述圓弧三面刃刀盤的前刃、側(cè) 刃和背刃逐層切削加工所述區(qū)域I和所述區(qū)域m內(nèi)表面，其中每層切削厚度為1_;
[0011] 所述區(qū)域π和所述區(qū)域IV刀具軌跡:從端面中心點(diǎn)進(jìn)刀，沿刀軸逆向進(jìn)給，走刀方 式為沿所述區(qū)域π和所述區(qū)域IV的截面輪廓順銑走刀，使用所述圓弧三面刃刀盤的前刃和 側(cè)刃逐層切削加工所述區(qū)域π和所述區(qū)域IV的外弧內(nèi)表面，其中每層切削厚度為1_;
[0012] 所述區(qū)域V刀具軌跡:在保證所述長刀桿不與管壁碰觸的前提下，多次旋轉(zhuǎn)刀軸， 沿刀軸逆向進(jìn)給，走刀方式為沿所述區(qū)域V的截面輪廓順銑走刀，使用所述圓弧三面刃刀 盤的前刀、側(cè)刀和背刀逐層切削加工所述區(qū)域V，其中每層切削厚度為1mm;
[0013] 清理殘留毛坯刀具軌跡:在保證所述長刀桿不與管壁碰觸的前提下，多次旋轉(zhuǎn)刀 軸，沿刀軸逆向三軸聯(lián)動(dòng)走刀，步距1mm，清理區(qū)域V殘留毛坯；
[0014] (3)按照所述刀具軌跡對彎管內(nèi)表面進(jìn)行實(shí)際切削加工。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟(1)所述銑削加工包括圓周銑削或車削。
[0016] 進(jìn)一步地，步驟(2)區(qū)域V刀具軌跡和清理殘留毛坯刀具軌跡中，所述旋轉(zhuǎn)刀軸時(shí)， 初次進(jìn)刀方式為折線進(jìn)刀，最終退刀方式為折線退刀，以防止刀具和管口的干涉。
[0017] 進(jìn)一步地，在步驟(3)之前將步驟(2)所述刀具軌跡進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，確認(rèn)整個(gè) 加工過程沒有過切和碰撞的問題，保證所述刀具軌跡的正確性。
[0018] 進(jìn)一步地，步驟(3)所述實(shí)際切削加工分半精加工和精加工。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟(3)所述實(shí)際切削加工按照區(qū)域I、區(qū)域Π 、區(qū)域ΙΠ 、區(qū)域IV、區(qū)域V 的順序依次進(jìn)行。
[0020] 本發(fā)明有益效果如下：
[0021] 本發(fā)明提供的一種彎管內(nèi)表面的三軸數(shù)控銑削方法，利用普通的三軸數(shù)控機(jī)床加 工設(shè)備及道具，就可以實(shí)現(xiàn)對彎管內(nèi)表面的機(jī)械加工工藝，不僅突破五軸數(shù)控機(jī)床對銑頭 尺寸的限制，同時(shí)相比專用設(shè)備通用性高，能夠加工各種型號彎管內(nèi)表面加工，適用于90° 彎管內(nèi)表面加工，工藝簡單，成本較低。
【附圖說明】
[0022] 附圖僅用于示出具體實(shí)施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個(gè)附圖 中，相同的參考符號表不相同的部件。
[0023]圖1為彎管內(nèi)表面加工示意圖；
[0024]圖2為粗加工后毛坯結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖3為彎管彎曲部分區(qū)域劃分示意圖；
[0026] 圖4為區(qū)域m刀具軌跡示意圖；
[0027] 圖5為區(qū)域IV刀具軌跡示意圖；
[0028]圖6為區(qū)域V刀具軌跡示意圖；
[0029]圖7為清理殘留毛坯刀具軌跡示意圖；
[0030] 圖8為折線進(jìn)刀不意圖；
[0031] 其中：1彎管、2圓弧三面刃刀盤、3長刀桿、4機(jī)床主軸。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并 與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。
[0033]以90°彎管實(shí)心鑄件為例，將所述90°彎管實(shí)心鑄件加工成內(nèi)孔直徑為Φ 310mm的 90°彎管;其中90°彎管包括長端直段、短端直段和90°彎曲弧段，長端直段445mm，短端直段 70mm，彎曲半徑R255mm。
[0034] 采用φ:162三軸臥式數(shù)控銑鏜床，型號為意大利PAMA SPEEDRAM 2000。
[0035]采用長刀桿3連接圓弧三面刃刀盤2對彎管1內(nèi)表面進(jìn)行加工，如圖1所示，具體方 法如下：
[0036] 1、粗加工:在三軸臥式數(shù)控銑鏜床上，將彎管定位和夾緊，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，采用圓周 銑削的方式，分別從長端直段和短端直段的管口進(jìn)刀將直段部分加工成直筒面、彎曲部分 加工成臺(tái)階面，如圖2所示。
[0037] 2、以粗加工后彎管為毛坯，以最終尺寸彎管為部件，利用NX8.5軟件對所述毛坯和 部件進(jìn)行三維建模，將部件的彎曲部分劃分為區(qū)域I、區(qū)域π、區(qū)域m、區(qū)域iv、區(qū)域v五個(gè) 區(qū)域，如圖3所示;每個(gè)區(qū)域的刀具軌跡進(jìn)行規(guī)劃，然后用軟件編程自動(dòng)成每個(gè)區(qū)域的刀具 軌跡，具體為：
[0038] 區(qū)域I:從長端直段端面中心點(diǎn)進(jìn)刀，利用軟件的"型腔銑"功能，取消切削參數(shù)選 項(xiàng)卡中的"容錯(cuò)加工"，允許刀具使用背刃切削，沿刀軸逆向進(jìn)給，走刀方式為沿所述區(qū)域I 的截面輪廓順銑走刀，使用所述圓弧三面