一种轮廓具有复合斜面的立体型面的铣削精加工方法技术

本发明专利技术公开了一种轮廓具有复合斜面的立体型面铣削精加工方法。该方法包括对单个斜面分别进行精加工后，测量立体斜面的Z向误差，根据检测值自动计算确定下个零件精加工轨迹。或者包括测量半精加工后的立体斜面的Z向误差，记录误差数据后，对经过半精加工后的立体斜面进行精加工，精加工轨迹按半精加工检测结果进行修正。本发明专利技术通过在线测量加工过程中的零件尺寸，修正精加工轨迹，消除因刀具磨损、零件刚性变形、硬度不均匀等因素所带来的加工综合误差，大幅提高了大型或难切削立体型面的加工精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数控铣削加工领域，尤其涉及一种难切削材料或大型复合斜面的铣削精加工方法。
技术介绍
在机械加工中，经常遇到如图1的类似工件的铣削加工，其加工面由一些复合斜面组成。这类零件在三轴数控机床上加工时，通常是将其卧放在工作台上，再利用球头刀或平底R刀在表面横向进行铣削加工，其主要是在X轴和Y轴所在平面上进行层次铣削，在机床Z方向根据斜度具有一定幅度的波动。如果工件零件强度较低或结构上有限制(例如要求倒圆角尺寸)，则刀具的R角不能太大(以用于控制切削力)，且Z向层切步距需要很小，因此其加工路径很长。特别是，如果零件为难切削零件或是大型工件，由于其刀具加工路径长，目前的加工方法会存在以下问题。第一，会存在明显的零件铣削加工刀具磨损，导致其加工精度差。零件铣削加工刀具磨损由零件材料性能和尺寸决定，零件材料越硬，刀具加工磨损越快，另零件形状尺寸越大，所需的切削长度越长，加工中刀具磨损造成的加工尺寸超差问题越严重。从工厂的加工经验中可以看出，切削刀具磨损问题在大型零件和难切削材料加工中尤为突出，其产生原因为在大型零件在加工过程中，刀具会随着切削长度增加逐渐磨损，该问题完全不能用手工检测调整刀具参数来解决，影响到零件的加工质量。第二，零件硬度不均产生的铣削轮廓误差的问题。对于大型零件，同一块材料在不同的点，材料硬度数值存在3～5HRc的差值，会造成精加工时，因硬度不同造成轮廓不同点让刀差异而产生加工轮廓误差。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种立体型面件的铣削精加工方法，用于对难切削材料或大尺寸的立体型面件进行表面铣削精加工，其通过在加工中实时获得前一工件精加工的误差或者相同刀具在半精加工中的磨损规律，从而实时对后一工件或者同类型的精加工刀具进行补偿，从而实现工件的铣削精加工。按照本专利技术的一个方面，提供一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其通过前一个工件的铣削精加工获得该类工件由让刀产生的加工误差并进而对后一个工件进行补偿，从而克服难切削材料或大尺寸的立体型面件侧壁的加工中由于主轴让刀或工件刚性不足带来的加工误差，实现对该类零件的精确加工，其特征在于，该方法包括：(1)装夹立体型面工件，并对加工表面进行逐层铣削加工，其中包括最后利用精加工刀具进行精加工，以获得加工后的工件轮廓，且该步骤中切削行距根据斜面切削横向粗糙度确定；(2)对加工后的工件轮廓进行误差检测，即在切削行距方向上依次在加工面上的多个切削行处分别设置检测点，利用测头对所述各检测点进行检测，获得各检测点处由于让刀产生的实际检测值与理论值的误差，进而获得各检测点的实际轮廓检测误差；(3)换装相同类型的另一个工件，并对其完成精加工前的各种加工工序；(4)对该工件进行精加工，即选用精加工刀具并按照与前一个工件的加工参数一致的加工方式进行精加工，并在加工到所述各检测点时利用上述实际轮廓检测误差进行相应的刀具补偿，从而实现对立体型面件侧壁的铣削精加工。作为本专利技术的改进，所述步骤(1)中，切削行距通过如下公式确定：αe=22RRasinαRa2sinα]]>其中，αe为切削行宽，R为刀具半径，Ra为表面粗糙度，α为斜面与基准面夹角。作为本专利技术的改进，各检测点的所述实际轮廓检测误差δ′为：δ′＝δ-δ0其中，δ为测头测量显示值，δ0为检测实际理论值与理论值的误差，δ0＝r/cosα-r，r为测头测球半径，α为斜面法向角。作为本专利技术的改进，所述每个切削行上可设置多个不同的检测点，各检测点优选位于设置在该切削行处的表面轮廓横截面上的各轮廓线交点附近。作为本专利技术的改进，所述检测点所在的各切削行在型面上沿行距方向上距离相等，以将检测点在切削路径上平均分布。按照本专利技术的另一方面，提供一种立体型面件的铣削精加工方法，其通过对工件的铣削半精加工中获得该类工件由由于刀具磨损产生的加工误差并进而在后续的精加工中采用相同的刀具并进行补偿，从而克服难切削材料或大尺寸的立体型面件的加工中由于刀具磨损带来的加工误差，实现对该类零件的精确加工，其特征在于，该方法包括：(1)用粗加工刀具逐层粗铣加工工件表面轮廓，并预留铣加工余量；(2)用半精加工刀具继续铣削加工轮廓，并预留铣加工余量；(3)对半精加工后的工件轮廓进行误差检测，即在切削行距方向上依次在加工面上的多个切削行处分别设置检测点，利用测头对所述各检测点进行检测，获得各检测点处由于刀具磨损而产生的实际检测值与理论值的误差，进而获得各检测点的实际轮廓检测误差；(4)用另一把与半精加工一致的精加工刀具对上述工件进行轮廓精加工，且加工参数与半精加工一致，并在加工到所述各检测点时利用上述实际轮廓检测误差进行相应地补偿，从而实现对立体型面件的铣削精加工。作为本专利技术的改进，所述步骤(1)中，切削行距通过如下公式确定：αe=22RRasinαRa2sinα]]>其中，αe为切削行宽，R为刀具半径，Ra为表面粗糙度，α为斜面与基准面夹角。作为本专利技术的改进，各检测点的所述实际轮廓检测误差δ′为：δ′＝δ-δ0其中，δ为测头测量显示值，δ0为检测实际理论值与理论值的误差，δ0＝r/cosα-r，r为测头测球半径，α为斜面法向角。作为本专利技术的改进，所述每个切削行处可设置多个不同的检测点，各检测点优选位于设置在该切削行处的表面轮廓横截面上的各轮廓线交点附近。作为本专利技术的改进，所述检测点所在的各切削行在型面上沿行距方向的距离相等，以将检测点在切削路径上平均分布。本专利技术中，针对在加工中主要由主轴及刀具让刀或零件刚性不足带来的加工误差的方案中，其中步骤(1)中，先装夹后按工艺完成前面工艺步骤，最后工步为用精加工刀具行切法精加工轮廓，具体来说，可以包括(a)斜面切削刀具选择和切削方向设计，即如果斜面角度小，精加工刀具应选用平底R刀或平底刀，刀具轨迹沿斜面正方向切削。(b)根据斜面切削横向粗糙度确定切削行距，即精加工刀具选用平底R刀或平底刀，刀具轨迹沿斜面正方向切削，并且确定步距与刀具直径、粗糙度要求、斜面角度的关系式。步骤(2)中，用测头检测零件斜面轮廓点上的Z值，每个检测点设置在轮廓交点附近。本专利技术中，用雷尼绍提供的Z向平面误差检测方法，检测方向在Z轴平行线上，从而比较工件实际尺寸与最终理论轮廓尺寸的法向误本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其通过前一个工件的铣削精加工获得该类工件由让刀产生的加工误差并进而对后一个工件进行补偿，从而克服难立体型面件表面的加工中由于主轴让刀或工件刚性不足带来的加工误差，实现对该类零件的精确加工，其特征在于，该方法包括：(1)装夹立体型面工件，并对加工表面进行逐层铣削加工，其中包括最后利用精加工刀具进行精加工，以获得加工后的工件轮廓，且该步骤中切削行距根据斜面切削横向粗糙度确定；(2)对加工后的工件轮廓进行误差检测，即在切削行距方向上依次在加工面上的多个切削行处分别设置检测点，利用测头对所述各检测点进行检测，获得各检测点处由于让刀产生的实际检测值与理论值的误差，进而获得各检测点的实际轮廓检测误差；(3)换装相同类型的另一个工件，并对其完成精加工前的各种加工工序；(4)对该工件进行精加工，即选用精加工刀具并按照与前一个工件的加工参数一致的加工方式进行精加工，并在加工到所述各检测点时利用上述实际轮廓检测误差进行相应的刀具补偿，从而实现对立体型面件侧壁的铣削精加工。

【技术特征摘要】
1.一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其通过前一个工件的铣削
精加工获得该类工件由让刀产生的加工误差并进而对后一个工件进行补
偿，从而克服难立体型面件表面的加工中由于主轴让刀或工件刚性不足带
来的加工误差，实现对该类零件的精确加工，其特征在于，该方法包括：
(1)装夹立体型面工件，并对加工表面进行逐层铣削加工，其中包括
最后利用精加工刀具进行精加工，以获得加工后的工件轮廓，且该步骤中
切削行距根据斜面切削横向粗糙度确定；
(2)对加工后的工件轮廓进行误差检测，即在切削行距方向上依次在
加工面上的多个切削行处分别设置检测点，利用测头对所述各检测点进行
检测，获得各检测点处由于让刀产生的实际检测值与理论值的误差，进而
获得各检测点的实际轮廓检测误差；
(3)换装相同类型的另一个工件，并对其完成精加工前的各种加工工
序；
(4)对该工件进行精加工，即选用精加工刀具并按照与前一个工件的
加工参数一致的加工方式进行精加工，并在加工到所述各检测点时利用上
述实际轮廓检测误差进行相应的刀具补偿，从而实现对立体型面件侧壁的
铣削精加工。
2.根据权利要求1所述的一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其
中，所述步骤(1)中，切削行距通过如下公式确定：
αe=22RRasinα-Ra2sinα]]>其中，αe为切削行宽，R为刀具半径，Ra为表面粗糙度，α为加工表

\t面与基准面夹角。
3.根据权利要求1或2所述的一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，
其中，各检测点的所述实际轮廓检测误差δ′为：
δ′＝δ-δ0其中，δ为测头测量显示值，δ0为检测实际理论值与理论值的误差，
δ0＝r/cosα-r，r为测头测球半径，α为加工表面与基准面夹角。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种立体型面件侧壁的铣削精加
工方法，其中，所述每个切削行上可设置多个不同的检测点，各检测点优
选位于设置在该切削行处的表面轮廓横截面上的各轮廓线交点附近。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种立体型面件侧壁的铣削精加
工方法，其中，所述检测点所在的各切削行在型面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓兵，李文龙，赵凯，杨建华，
申请(专利权)人：湖北三江航天险峰电子信息有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42