一種薄形曲面零件的定位加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及零件加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薄形曲面零件的定位加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在航空制造領(lǐng)域，大量接頭、支座等鋁合金零件采用曲面設(shè)計，零件整體外形曲面較多，甚至沒有任何平面，這類定位基準(zhǔn)模糊或無定位基準(zhǔn)的零件加工通常采用較為繁瑣的加工工藝及加工策略。
[0003]加工工藝過程一般采用分別對零件進(jìn)行正反面加工的方式，正面加工時，除完整加工出零件單面形狀外，也會采用基準(zhǔn)傳遞的方法，在毛坯上選擇位置加工出供另一面定位使用的基準(zhǔn)。
[0004]加工策略通常采用先粗后精、細(xì)分層、往復(fù)精加工、慢走刀的加工策略。在機床和裝夾方法的選擇上依據(jù)數(shù)控機床的不同而不同，當(dāng)使用三軸數(shù)控機床加工時，一般采用專用工裝或使用壓板、螺栓緊固的裝夾方法進(jìn)行多面單獨裝夾加工，即先完整的加工零件一面后，再將零件翻面裝夾，通過上一工序在毛坯上預(yù)留的工藝平面與機床工作臺接觸定位，再通過上一工序在毛坯上加工的基準(zhǔn)孔或基準(zhǔn)邊找正零件、建立坐標(biāo)后，進(jìn)行加工;使用四軸、五軸數(shù)控機床加工時，多采用虎鉗一次性裝夾加工，通過機床主軸或工作臺的角度擺動來實現(xiàn)零件的多面加工。
[0005]此類零件自身定位基準(zhǔn)模糊或完全無定位基準(zhǔn)、零件厚度薄、剛性弱、金屬去除量大，采用以上傳統(tǒng)的數(shù)控加工工藝以及加工策略存在以下問題:
[0006](I)零件加工時間長、精度差，對于航空定位基準(zhǔn)模糊類零件采用先粗后精、細(xì)分加工層、中速慢走刀的加工策略，無法避免多面加工時，因零件厚度減薄、剛性不斷減弱而產(chǎn)生的震刀現(xiàn)象，并且加工效率較低，零件表面質(zhì)量差;使用專用工裝時，零件的位置精度受工裝自身精度及操作人員裝夾正確性的影響，質(zhì)量難以穩(wěn)定。
[0007](2)工藝過程繁瑣，因零件自身無可使用的定位基準(zhǔn)，所以采用三軸數(shù)控機床加工時，對于多面加工無法實現(xiàn)快速裝夾定位，需反復(fù)調(diào)整位置進(jìn)行拆裝，裝夾時間較長，工作量大，且裝夾速度和正確性都受操作人員自身技能水平及經(jīng)驗的影響而變化，無法準(zhǔn)確地對零件加工工時進(jìn)行測量。
[0008](3)工藝設(shè)計及程序編制過程復(fù)雜，因零件自身無可使用的定位基準(zhǔn)，所以采用三軸數(shù)控機床加工時，工藝編程人員需根據(jù)零件實際情況設(shè)計零件翻面所使用的工藝凸臺及裝夾區(qū)域，還需要根據(jù)零件實際情況及操作人員的實際操作能力設(shè)計基準(zhǔn)傳遞形式，當(dāng)零件設(shè)計出現(xiàn)改動，或出現(xiàn)類似件的時候，以上工作也需要重新進(jìn)行，這些都加大了此類的零件的工藝、程序編制難度，耗時費力。
[0009](4)加工此類零件通常需制作專用的工裝夾具或是使用四軸、五軸數(shù)控機床加工，加工成本較高，不適合批量加工。
[0010](5)航空材料昂貴，裝夾部分材料浪費嚴(yán)重。
[0011](6)夾具通用性不強，零件規(guī)格和尺寸變化后需要重新制造工裝，工裝費用高、準(zhǔn)備周期長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供了一種薄形曲面零件的定位加工方法，能夠保證在零件的加工過程中，始終保持自身剛性處于最強狀態(tài)，避免在加工過程中出現(xiàn)震動問題。
[0013]—種薄形曲面零件的定位加工方法，使用的坯料包括夾持部位、過渡部位和切削部位，加工前將夾持部位通過U型夾頭固定在三軸數(shù)控機床的定位夾具上，所述三軸數(shù)控機床的加工坐標(biāo)系原點處在定位夾具的旋轉(zhuǎn)軸線上，具體加工過程包括:
[0014](I)加工切削部位的外輪廓；
[0015](2)采用在坯料厚度方向上一次性進(jìn)刀，在坯料寬度方向上逐次進(jìn)刀的方式加工切削部位的正面；
[0016](3)削薄過渡部位的正面；
[0017](4)繞定位夾具的旋轉(zhuǎn)軸線翻轉(zhuǎn)U型夾頭180度，采用步驟(2)的進(jìn)刀方式加工切削部位的反面；
[0018](5)削薄過渡部位的反面，直至過渡部位僅殘留連接耳片；
[0019](6)切斷連接耳片，獲得加工成型的薄形曲面零件。
[0020]本發(fā)明提供的定位加工方法適用于小尺寸的薄形曲面零件，所述薄形曲面零件的尺寸范圍在200mmX 120mmX 50mm以內(nèi)。本發(fā)明中的加工還料，尺寸最大為長度，尺寸最小為厚度，中間者為寬度。
[0021]本發(fā)明提供的定位加工方法，采用先軸向后徑向，軸向大切深、徑向小切寬的往復(fù)加工策略，一次走刀即可直接加工出零件的最終表面，通過往復(fù)向內(nèi)側(cè)(靠近夾具的一側(cè)為內(nèi)側(cè)，遠(yuǎn)離夾具的一側(cè)為外側(cè))推進(jìn)的進(jìn)刀方法逐步加工成形。
[0022]本發(fā)明從零件剛性最弱的外側(cè)逐步向靠近夾具的內(nèi)側(cè)加工，該策略省去了傳統(tǒng)的粗加工、半精加工階段，極大的提高了加工效率，而且可以保證多面加工時，零件始終保持自身剛性處于最強狀態(tài)，避免了零件因自身剛性逐步減弱，而產(chǎn)生的震動問題，進(jìn)而保證零件擁有較高質(zhì)量的表面。
[0023]本發(fā)明使用三軸數(shù)控機床即可實現(xiàn)四軸、五軸數(shù)控機床的定軸加工功能，降低了加工成本，極大的簡化了操作，規(guī)避了人為因素導(dǎo)致的風(fēng)險。
[0024]本發(fā)明采用一次夾裝，即可完成多工序的加工，保證加工基準(zhǔn)的統(tǒng)一，避免多工序多次夾裝對零件精度造成的影響。
[0025 ]作為優(yōu)選，坯料寬度方向上每次進(jìn)刀I?2mm。采用徑向小切寬的方式進(jìn)行加工，保證在加工過程中，零件自身剛性始終處于最強狀態(tài)。
[0026]作為優(yōu)選，固定坯料時，待加工的薄形區(qū)域所在的平面與定位夾具的旋轉(zhuǎn)軸線平行。以保證加工完正面后，翻轉(zhuǎn)定位夾具即可實現(xiàn)反面的加工。
[0027]作為優(yōu)選，所述U型夾頭的一側(cè)帶有工件夾持槽，槽壁上安裝有工件鎖緊螺釘，U型夾頭的另一側(cè)設(shè)有與定位夾具相配合的受夾定位件。
[0028]為了保證定位夾具繞其軸線翻轉(zhuǎn)180度后，具有較高的精度，優(yōu)選地，所述受夾定位件的布置方式為繞定位夾具旋轉(zhuǎn)軸線180度旋轉(zhuǎn)對稱。
[0029]作為優(yōu)選，步驟(2)中，過渡部位殘留部分的厚度不小于已切削部位的最薄處。以保證在零件的加工過程中，過渡部位不會成為強度最薄弱的地方，影響零件的順利加工。
[0030]本發(fā)明適用于薄形曲面零件的加工，優(yōu)選地，薄形曲面零件中，薄形區(qū)域的厚度小于等于50mmo
[0031]本發(fā)明的有益效果如下:
[0032](I)本發(fā)明保證薄形曲面零件在加工過程中，始終保持自身剛性處于最強狀態(tài)，避免弱剛性零件在加工過程中的震動問題，有效提高了薄壁類零件的表面質(zhì)量。
[0033](2)本發(fā)明避免了因零件定位基準(zhǔn)模糊而導(dǎo)致的反復(fù)裝夾，不使用零件自身定位基準(zhǔn)，一次裝夾能夠完成定位基準(zhǔn)模糊類零件的全部加工內(nèi)容，且重復(fù)裝夾定位精確度高，大幅降低了裝夾難度，縮短了裝夾時間。
[0034](3)本發(fā)明工藝過程清晰、明確，加工策略清晰易于掌握，極大的簡化了工藝人員的工藝、程序編制過程；
[0035](4)本發(fā)明采用非常規(guī)的高效加工策略，打破常規(guī)依次進(jìn)行粗加工、半精加工、精加工的加工策略，采用大切深、往復(fù)走刀、零件最終表面一次加工成形的加工方法，提高了薄形零件的加工效率，極大的降低了加工時間。
[0036](5)本發(fā)明操作簡單方便，不受操作人員自身技能水平影響，降低了裝夾過程中，由于人為因素導(dǎo)致的風(fēng)險。
[0037](6)本發(fā)明特別適合于多曲面、精度要求高、定位基準(zhǔn)模糊、生產(chǎn)批量大的航空小尺寸零件的加工，且使用三軸數(shù)控機床即可實現(xiàn)傳統(tǒng)四軸、五軸數(shù)控機床的定軸加工功能，降低了加工成本。
【附圖說明】
[0038]圖1a為本發(fā)明實施例加工的薄形曲面零件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖1b為圖1a中的A-A向剖面圖；
[0040]圖2為本發(fā)明中米用的還料的不意圖；
[004