一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法技术

本发明专利技术公开了一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法，针对切削加工刀具选择并装夹、设备预运行、加工基准、机床精度校验、切削量的分配及切削力的控制、零件装夹等多发面技术调整、组合及优化，实现了零件高位置精度加工要素的保障和工艺提升，实现了零件高位置精度的有效控制。

A machining method of thin wall high position precision hole series parts

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法
本专利技术涉及航空航天领域薄壁、超薄壁高位置精度要求的孔系零件的加工方法，特别是影响最终加工精度的多个因素和参数的确定以及调整方法。
技术介绍
如图1和图2所示，为一种航空高转数核心部件，该部件中，钛合金材料的连接法兰零件要求孔系相关的尺寸其形位公差极高。在产品首次及多年制造过程中，用以往常规的加工工艺方法不能保障设计要求，合格率不足10％。并且加工合格率及其不稳定，即：除了该系列零件位置精度极高、钛合金材料难切削加工特性外；零件结构又属于薄壁易变形件，这给该系列零件的加工质量的保障进一步提高了难度。造成批量报废率极高。一直以来，产品在实现过程中出现了工艺技术瓶颈，已严重影响到科研生产进度。对于高位置精度孔系零件的加工急需一种通用的方法进行指导，需要说明的是，形位公差要求极高是指单一孔的位置公差要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对
技术介绍
中指出的零件加工中易出现的位置精度尺寸超差，生产合格极低(合格率不足10％)等问题，提供一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法。本专利技术的技术方案重点是要覆盖并克服下述三个方面：1.提高机床设备的重复精度定位的稳定性和主轴的旋转精度稳定性。2.如何减小易变形零件的变形量。3.减小切削刀具在切削过程中的变形及切削力。本专利技术的总体构思是：一种用于航空薄壁高位置精度孔系零件加工控制方法，包括：加工中心设备的选择及应用，零件加工基准与编程基准设置，刀具的合理夹持，加工工艺及切削量的分配应用，零件装夹定位面的选用，零件夹紧及变形量的控制方法。1.加工中心设备的选择及应用：1)加工中心机床：机床设计制造应符合ISO国际标准，重复定位精度X/Y/A/C轴定位精度≤零件精度/3～5，(VDI/DGQ3441～ISO230～2norms)，机床位置精度验收标准采用VDI/3441。机床几何精度按金属切削机床通则JB2670-82(ISO230-1-96)执行。2)加工中心机床开机加工前，预运行0.8～1.5小时,预运行分三个阶段；a.第一阶段：主轴转速S300～S500转/分，F100～F500mm/分，X/Y/Z＝X最大/Y最大/Z300，X/Y按8字、口字形往复运行15～30分钟。其中，X/Y/Z＝X最大/Y最大/Z300是指按照机床X轴最大行程、Y轴最大行程、Z轴行程取300mm来进行运行。其中，X/Y按8字、口字形往复运行是指机床X轴、Y轴先做口字形往复运行(单一轴运行)，再做8字形运行(X轴和Y轴联合运动)。第二阶段：主轴转速S1500～S2500转/分，F1000～F1500mm/分，X/Y/Z＝X最大/Y最大/Z300，X/Y按8字、口字形往复运行15～20分钟。第三阶段：主轴转速S4500～S6000转/分，F10000～F15000mm/分，X/Y/Z＝X最大/Y最大/Z300，X/Y按8字、口字形往复运行10～20分钟。b.机床的重复定位精度校正：分别设定X、Y评价线性长度(L评，即机床实际运行距离的量化数值)，零件加工尺寸(L零)，取L评≥2L零。以几组机床运行速度(F)值(F分别取2000～3000mm/分、3000～6000mm/分、6000～12000mm/分)分别X、Y移动L评，用千分表测量这几组机床重复定位精度ΔL≤0.003mm。校正次数(ν)取ν＝5～9次，最后在多组打表精度值中，选取稳定一组F值，以该组F值作为加工刀具移动的运行速度，应用到加工程序的X、Y正、负向移动中。c.加工过程要连续，不要停机1小时以上，不加工时按第二阶段参数预运行：(主轴转速S1500～S2500转/分，F1000～F1500mm/分，X/Y/Z＝X最大/Y最大/Z300，X/Y按8字、口字形往复运行)。2.加工基准与编程基准设置：找准加工基准与编程基准重合，X、Y重合度误差ε≤0.003mm。3.刀具的合理夹持：1)夹持刀具时，刀具伸出长度(δ)应小于5倍刀具直径(D刀)：则δ≤5D刀。2)中心钻的峰角小于粗钻钻头的峰角1°～5°。即3).夹持刀具时，要控制好刀具组合体的圆跳动量(η)，刀具组合体圆跳动量η≤0.03mm。4.加工工艺及切削量的分配应用：孔加工：中心钻→粗钻孔→粗扩孔→半精扩孔或(半精鏜孔)→精扩孔或(精鏜孔)1)中心钻定心入钻深度(l中),应约等于0.3～0.7倍刀具直径(D中)。则l中＝0.3D中～0.7D中。2)粗钻孔预留量(μ粗钻)应约等于0.15-0.3倍孔直径(D孔)。则μ粗钻＝0.15D孔～0.3D孔。3)粗扩孔预留量(μ粗扩)应约等于0.08-0.2倍孔直径(D孔)。则μ粗扩＝0.08D孔～0.2D孔。4)半精扩孔预留量(μ半精扩)应约等于0.02-0.07倍孔直径(D孔)。则μ半精扩＝0.02D孔～0.07D孔。5.定位面的选用：零件的定位面有平面或曲面，保证定位面的清洁。1)工装的定位面精度取IT5-IT6、粗糙度取0.08～0.04mm。2)工装的定位面误差(Μ工)Μ工＝0.003～0.05mm。零件的定位面误差(Μ零)Μ零＝0.003～0.05mm。3)工装的定位面与零件的定位面相接触(相贴合)的面积比(Σ)；则Σ＝0.3～0.7。零件加工位置一定要在工装定位面与零件定位面相接触(相贴合)位置。4)零件的夹紧：在装夹工件时利用千分表测零件的夹紧受力部位的变形量K＝0.003～0.02mm。本专利技术的技术方案致力于解决航空航天领域薄壁、超薄壁高位置精度要求的孔系零件的难加工问题。通过优化工艺工步、合理设计工装定位要求、优化选用刀具几何参数、优化加工切削参数和预留量等措施，来提高薄壁零件高位置精度孔系零件加工的高位置精度要求。经过多次实际加工的反复优化验证，最终得出了一套完善、合理、有效的方法。本专利技术的技术方案对于类似图1和图2结构的零件的孔加工或者零件结构不同但孔加工精度要求与本专利技术中要求相似的情况都有效，本专利技术是针对高位置精度加工孔系的通用方法。与现有技术相比，本专利技术的优势体现在采用本工艺方法对加工刀具选择并装夹、设备预运行、加工基准、机床精度校验、切削量的分配、零件装夹等多方面因素进行了调整及优化，实现了该高位置精度加工要素的保障和工艺提升，保证了良好的产品质量、性能及设计要求。附图说明图1和图2为产品零件示意图；图3和图4为产品零件装夹到夹具上的结构示意图。图5和图6分别为机床工作台X/Y按8字、口字形往复运行示意图；图7为装夹工件时千分表测夹紧受力示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但不应就此理解为本专利技术所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法，其特征在于：包括，/n设备的选择，要求机床重复定位精度中X/Y/A/C轴定位精度≤零件精度/3～5，且机床加工前分多个阶段预运行，多个预运行阶段的主轴转速、机床运行速度逐渐增大，然后进行机床重复定位精度的校正；/n加工基准与编程基准设置，找准加工基准与编程基准重合，X、Y重合度误差ε≤0.003mm；/n刀具的夹持，夹持刀具时，刀具伸出长度δ应小于5倍刀具直径D

【技术特征摘要】
1.一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法，其特征在于：包括，
设备的选择，要求机床重复定位精度中X/Y/A/C轴定位精度≤零件精度/3～5，且机床加工前分多个阶段预运行，多个预运行阶段的主轴转速、机床运行速度逐渐增大，然后进行机床重复定位精度的校正；
加工基准与编程基准设置，找准加工基准与编程基准重合，X、Y重合度误差ε≤0.003mm；
刀具的夹持，夹持刀具时，刀具伸出长度δ应小于5倍刀具直径D刀，刀具组合体圆跳动量η≤0.03mm，中心钻的峰角比粗钻钻头的峰角小1°～5°；
加工顺序，孔加工时按照中心钻→粗钻孔→粗扩孔→半精扩孔或半精鏜孔→精扩孔或精鏜孔的顺序执行；
定位面的选用，要求零件加工位置必须在工装定位面与零件定位面相接触或相贴合位置；
零件夹紧变形量的控制，装夹零件夹紧受力部位的变形量为0.003～0.02mm。


2.根据权利要求1所述的一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法，其特征在于：所述机床预运行包括三个阶段，
第一阶段：主轴转速S300～S500转/分，F100～F500mm/分，X/Y/Z＝X最大/Y最大/Z300；
第二阶段，主轴转速S1500～S2500转/分，F1000～F1500mm/分，X/Y/Z＝X最大/Y最大/Z300；
第三阶段主轴转速S4500～S6000转/分，F10000～F15000mm/分，X/Y/Z＝X最大/Y最大/Z300。


3.根据权利要求2所述的一种薄壁高位置精度孔系零件加工方法，其特征在于：所述第一阶段、第二阶段和第三阶段中...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕仕强，龙召木，杨玉超，
申请(专利权)人：贵州永红航空机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52