一種利用普通數(shù)控銑床設(shè)備進(jìn)行高精度薄壁零件的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及零件的加工領(lǐng)域，特別是一種利用普通數(shù)控銳床設(shè)備進(jìn)行高精度薄壁 零件的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著武器裝備向輕量化、智能化方向的發(fā)展，產(chǎn)品大量采用薄壁結(jié)構(gòu)件，運(yùn)類零件 大都具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀特異、薄壁（壁厚小于或等于3mm)、剛性差、精度要求高（垂直度 0.005mm、同軸度Φ 0.005mm)等特點(diǎn)。采用傳統(tǒng)的加工方式，產(chǎn)生的切削力較大，加工應(yīng)力使 薄壁高精度零件產(chǎn)生較大的變形，導(dǎo)致最終生產(chǎn)出的產(chǎn)品很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求。目前解決薄 壁高精度零件的切削變形和減小加工誤差的方法中，利用高速切削方法是重要手段。但高 速切削的必備硬件較多，與傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床相比高速切削機(jī)床在結(jié)構(gòu)上必須具有較高的硬件 配置、適應(yīng)的刀具系統(tǒng)和專用的加工程序等必備條件。如何解決薄壁高精度零件切削變形、 減少加工誤差，尤其是解決基于普通數(shù)控銳床設(shè)備上薄壁高精度零件切削變形、減少加工 誤差。通過(guò)對(duì)普通數(shù)控銳床設(shè)備加工薄壁高精度零件應(yīng)力變形量的定量分析，借鑒高速切 削方法原理，從中找出在普通數(shù)控銳床設(shè)備上加工該類零件有效的加工方法，為今后此類 零件的加工提供重要的方法參考和依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種利用普通數(shù)控銳床設(shè)備進(jìn)行高精度薄壁零件的加工方 法。該方是通過(guò)使用普通數(shù)控銳床設(shè)備和普通加工刀具，引用高速切削方法的理念，采用較 高切削速度、較大進(jìn)給量、較小吃刀深度進(jìn)行分層加工的亞高速切削方法，W減小切削力、 切削熱和切削振動(dòng)的產(chǎn)生，從而解決薄壁高精度零件切削變形，減少加工誤差的產(chǎn)生，保證 零件的加工精度并提高生產(chǎn)效率。
[0004] 本發(fā)明的目的是運(yùn)樣實(shí)現(xiàn)的，一種利用普通數(shù)控銳床設(shè)備進(jìn)行高精度薄壁零件的 加工方法，其特征是:它包括如下步驟： 步驟1)薄壁零件粗加工，采用銳削方式粗加工薄壁零件，各面留加工余量0.5mm; 步驟2)熱處理去加工應(yīng)力，將步驟1)粗加工后的薄壁零件進(jìn)行加熱，加熱溫度為140± l〇°C、保溫5~化，空冷到室溫； 步驟3)精加工基準(zhǔn)面，將步驟2)熱處理后的薄壁零件采用銳削及研磨方式加工基準(zhǔn) 面，保證與夾具接觸的基準(zhǔn)面平面度0.002mm，定位內(nèi)孔基準(zhǔn)面的垂直度0.01mm及尺寸Φ 88 +0.03+0.02; 步驟4)在普通數(shù)控銳床設(shè)備上對(duì)步驟3)精加工基準(zhǔn)面后的薄壁零件進(jìn)行精加工，保證 薄壁零件的精度至IT6~IT7級(jí);數(shù)控加工時(shí)采用亞高速切削方法對(duì)薄壁零件進(jìn)行精加工。 [000引步驟5)對(duì)步驟4)精加工后的薄壁零件進(jìn)行真空熱處理。
[0006]所述步驟1)的粗加工階段，選擇高速鋼銳刀，直徑〇40mm，切削速度分別為25 m/ min ~35m/min、進(jìn)給量 0.25mm/;r、切削深度 1 mm ~3mm。
[0007] 所述步驟3)精加工基準(zhǔn)面階段，選擇硬質(zhì)合金端銳刀直徑Φ 14mm，切削速度 600mm/min、進(jìn)給量 0.25mm/;r、吃刀深度0.1mm~0.3mm。
[0008] 所述步驟4)精加工階段中，所采用亞高速切削方法是：選擇YG類硬質(zhì)合金刀具 IS0K10 ~K20 直徑為 〇12111111、〇8111111，加工時(shí)的轉(zhuǎn)速為2500'/111111~6000'/111111，進(jìn)給量為 lOOOmm/min~3000mm/min，切削深度0.1mm~0.3mm，銳刀軸向切深。mm,數(shù)控時(shí)重復(fù)調(diào)用 上述參數(shù)進(jìn)行分層加工； 所述步驟5)真空熱處理包括Ξ個(gè)階段:第一階段是:升溫到450°C，保溫時(shí)間為化，退火 再結(jié)晶熱處理，改善切削性能;第二階段是:升溫到300°C，保溫時(shí)間為比，時(shí)效處理，消除加 工應(yīng)力；第Ξ階段是：降溫到-50°C，保溫時(shí)間為化，升溫到90°C，保溫時(shí)間為化，消除加工 應(yīng)力并穩(wěn)定加工尺寸。
[0009] 所述步驟2)熱處理去應(yīng)力為人工時(shí)效。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是薄壁高精度零件在普通數(shù)控銳床設(shè)備上加工的加工方法。通 過(guò)粗加工、人工時(shí)效、精加工及采用亞高速切削方法和真空熱處理步驟解決了薄壁高精度 零件加工變形的難題，采用該方法成功加工同軸度Φ0.005mm、平行度0.015mm、垂直度 0.005mm、壁厚為3mm的薄壁高精度零件，滿足了該類高精度零件的加工要求。
[00·Μ]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 1、本發(fā)明通過(guò)亞高速切削方法，突破了傳統(tǒng)設(shè)備使用觀念，設(shè)備使用轉(zhuǎn)速普遍提高40% W上，設(shè)備功效得到極大提高，有效降低切削力、減小零件變形、刀具磨損少、使用壽命長(zhǎng)、 切削效率大大提高;通過(guò)分層加工實(shí)現(xiàn)了切削載荷恒定；適用范圍廣泛，無(wú)需價(jià)格昂貴的 高速加工設(shè)備和高速刀具系統(tǒng)。亞高速加工所使用的機(jī)床為一般數(shù)控機(jī)床，加工時(shí)的轉(zhuǎn)速 為25001'/111；[]1~60001'/111；[]1，進(jìn)給量為1000111111/111；[]1~3000111111/111；[]1，大多數(shù)數(shù)控設(shè)備可^達(dá)到。
[0012] 2、本發(fā)明降低了切削熱、切削力和零件變形量。亞高速切削加工時(shí)，由于切削速度 較高，切屑W很高的速度排出，帶走了80% W上的切削熱，傳給工件的熱量很少，減少了工 件的內(nèi)應(yīng)力和熱變形，提高加工精度。同時(shí)采用了真空熱處理消除加工應(yīng)力并穩(wěn)定加工尺 寸，使得加工后零件精度不發(fā)生變化。
[0013] 3、提高生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量。亞高速切削加工使用較大的進(jìn)給率，比常規(guī)切削加工 提高3~5倍，單位時(shí)間材料切除率可提高2~4倍。當(dāng)加工需要大量切除金屬的零件時(shí)，可使 加工時(shí)間減少，降低了切削工時(shí)，生產(chǎn)率大大提高。
[0014] 4、簡(jiǎn)化了加工工藝流程。由于零件在加工時(shí)變形較小，減少了校平、設(shè)計(jì)專用工 裝、專用壓板等工藝步驟，減少了倒壓板等輔助裝夾時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明限定： 圖1是本發(fā)明薄壁零件采用鑄侶合金薄壁框架零件的主視的剖視圖； 圖2是圖1的俯視圖； 圖3是零件裝夾的示意圖； 圖4是A向視圖及定位示意圖； 圖5是加工平面的刀具路徑； 圖6是加工孔的刀具路徑。
[0016] 圖中，1、鑄侶合金薄壁框架零件；2、基準(zhǔn)面D;3、壓緊力；4、基準(zhǔn)面A;5、圓弧進(jìn)刀 點(diǎn)；6、首銳半圓軌跡;7、銳另外半圓軌跡;8、圓弧退刀點(diǎn)；9、圓孔中屯、；10、平面退刀點(diǎn)；11、 平面進(jìn)刀點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 實(shí)施例1 一種利用普通數(shù)控銳床設(shè)備進(jìn)行高精度薄壁零件的加工方法，包括如下步驟： 步驟1)薄壁零件粗加工，采用銳削方式粗加工薄壁零件，各面留加工余量0.5mm; 步驟2)熱處理去加工應(yīng)力，將步驟1)粗加工后的薄壁零件進(jìn)行加熱，加熱溫度為140± l〇°C、保溫5~化，空冷到室溫； 步驟3)精加工基準(zhǔn)面，將步驟2)熱處理后的薄壁零件采用銳削及研磨方式加工基準(zhǔn) 面，保證與夾具接觸的基準(zhǔn)面平面度0.002mm，定位內(nèi)孔基準(zhǔn)面的垂直度0.01mm及尺寸Φ 88 +0.03+0.02; 步驟4)在普通數(shù)控銳床設(shè)備上對(duì)步驟3)精加工基準(zhǔn)面后的薄壁零件進(jìn)行精加工，保證 薄壁零件的精度至IT6~IT7級(jí);數(shù)控加工時(shí)采用亞高速切削方法對(duì)薄壁零件進(jìn)行精加工； 步驟5)對(duì)步驟4)精加工后的薄壁零件進(jìn)行真空熱處理。
[0018] 本發(fā)明的亞高速加工方法是通過(guò)使用普通的數(shù)控設(shè)備、普通加工刀具，采用較高 切削速度、較大進(jìn)給量、較小吃刀深度進(jìn)行分層加工，W減小切削力、切削熱和切削振動(dòng)的 產(chǎn)生，運(yùn)樣消除零件切削過(guò)程中刀具引起的震動(dòng)，提高加工精度，避開(kāi)了零件與機(jī)床的共振 區(qū)域，避免了切削時(shí)的震動(dòng)引起的零件變形。從而解決薄壁、板類零件變形，保證加工精度 并提高生產(chǎn)效率的方法。
[0019] 實(shí)施例2 一種利用普通數(shù)控銳床設(shè)備進(jìn)行高精度薄壁零件的加工方法，包括如下步驟： 步驟1)薄壁零件粗加工，采用銳削方式粗加工薄壁零件，各面留加工余量0.5mm; 粗加工時(shí)，選擇高速鋼銳刀，直徑Φ40πιπι，切削速度分別為25 m/min~35m/min、進(jìn)給 量0.25mm/;r、切削深度1 mm~3mm。
[0020] 步驟2)熱處理去加工應(yīng)力，將步驟1)粗加工后的薄壁零件進(jìn)行加熱，加熱溫度為 140 ± 10°C、保溫5~化，空冷到室溫;該熱處理去應(yīng)力為人工時(shí)效。
[0021] 步驟3)精加工基準(zhǔn)面，將步驟2)熱處理后的薄壁零件采用銳削及研磨方式加工基 準(zhǔn)面，保證與夾具接觸的基準(zhǔn)面平面度0.002mm，定位內(nèi)孔基準(zhǔn)面的垂直度0.01mm及尺寸Φ 88+0.03 +0.02;精加工基準(zhǔn)面時(shí)，選擇硬質(zhì)合金端銳刀直徑Φ 14mm，切削速度600mm/min、 進(jìn)給量〇.25mm/;r、吃刀深度0.1mm~0.3mm。
[0022] 步驟4)在普通數(shù)控銳床設(shè)備上對(duì)步驟3)精加工基準(zhǔn)面后的薄壁零件進(jìn)行精加工， 保證薄壁零件的精度至IT6~IT7級(jí);數(shù)控加工時(shí)采用亞高速切削方法對(duì)薄壁零件進(jìn)行精加 工； 所采用亞高速切削方法是:選擇YG類硬質(zhì)合金刀具IS0K10~K20直徑為Φ 12mm、Φ 8mm， 加工時(shí)的轉(zhuǎn)速為2500r/min~6000r/min，進(jìn)給量為lOOOmm/min~3000mm/min，切削深度 0.1mm~0.3mm，銳刀軸向切深^ 3mm，數(shù)控時(shí)重復(fù)調(diào)用上述參數(shù)進(jìn)行分層加工。
[0023] 步驟5)