一种超硬材料异形构件拉紧定位工装组件和铣削方法技术

本发明专利技术公开了提出一种超硬材料异形构件拉紧定位工装组件和铣削方法，包括以下步骤：排料；进行粗加工异形构件；制作构件基准面预留装夹工艺台阶；在预留装夹工艺台阶上制工艺螺纹孔，用于定位装夹时和工装连接拉紧定位；在工艺台阶底部加工凹槽；淬火处理；在工艺台阶面上制成工艺螺纹孔；半精加工，以工艺平面为基准平面，在半精铣工艺台阶面，使用铣刀进行半精加工；时效处理；找正基准平面，将留有余量的基准孔精加工制成最终基准孔；使用一号拉紧工装构件，半精铣各型面；精加工：使用二号拉紧定位工装构件拉紧定位，采用精铣刀进行底齿微量切削加工；去除工艺阶台；该方法能够实现对超硬材料异形构件的有效加工。

【技术实现步骤摘要】
一种超硬材料异形构件拉紧定位工装组件和铣削方法
本专利技术属于数控机械加工
，具体涉及一种超硬材料异形构件拉紧定位工装组件和铣削方法。
技术介绍
异形构件广泛应用于机械传动机构中，其加工尺寸精度、表面粗糙度以及形位公差直接影响到机构传动的性能指标。由于这类构件具有尺寸结构复杂，尺寸精度高和形位公差严的特性，特别是构件易变形，关键特征相对于基准的形位公差精度是需要解决的关键技术，同时材料为超硬材料，淬火硬度达到HRC40-45，其加工方法一直是困扰科研生产的工艺难题。对于异形构件的加工，目前采取的是在五轴机床上采用通用夹具（平口钳）装夹构件平整部位两侧（构件夹持部位底部留夹持余量），采用圆柱铣刀径向切削模式加工，由于受切削力、夹紧力、切削热和材料应力释放等综合因素影响，加工质量难以保证，
技术介绍
的主要存在以下不足：1、异形构件装夹过程中，工件被夹持部位需要平口钳夹紧力作用进行定位，各空间位置特征相对于基准要素保持相对平衡状态，构件在装夹后产生微小变形的情况下，完成切削加工并达到了精度要求，但只要装夹一松开，装夹变形就会还原，装夹变形难以避免，从而失去已达到的精度，各形位公差精度发生漂移，无法达到精度要求。2、异形构件超硬材料淬火硬度高达HRC40-45，切削性能差，构件的关键被加工型面的尺寸精度≤0.02mm、对称度≤0.05mm，切削过程中易产生粘刀和刀尖切削瘤等状况，刀具易磨损产生，型面尺寸易加工漂移（漂移量≥0.02mm），对称度≥0.15mm从而破坏构件被加工表面的几何精度和表面粗糙度，这些综合因素的导致型面尺寸精度和形位公差精度不足。3、异形构件加工过程中，由于材料硬度高，圆柱铣刀侧刃切削时，径向切削力使工件弯曲变形和产生加工时的振动，径向切削力方向和主轴垂直方向产生微小锥度变形，施力部分释放后构件发生弹性变形。同时刀具受刀具螺旋角影响产生径向拉力，发生微小弹性变形，各形位公差精度发生漂移。铣刀悬长长径比越长，刚性越弱，造成的特征尺寸偏差超过工艺要求公差带。4、异形构件金属切除率较高，加工过程中去除余量不均匀会导致构件内部残余应力平衡状态被破坏，构件产生变形，尤其是现阶段采用通用夹具（平口钳）装夹定位方式，构件加工完成后的最后工步——去除构件夹持部位底部留夹持余量部位时，一下子去除大量余量，造成残余应力局部释放，构件各尺寸公差和形位公差失去已达到的精度，各形位公差精度发生漂移。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种超硬材料异形构件拉紧定位工装组件和铣削方法，该方法能够实现对超硬材料异形构件的有效加工。为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种超硬材料异形构件拉紧定位铣削方法，包括以下依次进行的步骤：第一步，排料；第二步，粗加工：按照工艺图纸要求将构件进行粗加工；第三步，加工工艺凸台：制作构件基准面预留装夹工艺台阶；第四步，在预留装夹工艺台阶上制工艺螺纹孔，用于定位装夹时和工装连接拉紧定位；第五步，在工艺台阶底部加工凹槽；第六步，淬火处理；第七步，在工艺台阶面上制成工艺螺纹孔；第八步，半精加工，以工艺平面为基准平面，在半精铣工艺台阶面，使用铣刀进行半精加工，单边留第一余量，在半精铣工艺台阶面，半精加工基准孔；第九步，时效处理，自然时效不小于12小时；第十步，找正基准平面，在半精加工基准孔的基础上精加工基准孔；第十一步，使用一号拉紧工装构件，找正，半精铣各型面，各部位单边留第二余量；第十二步，精加工：12.1使用二号拉紧定位工装构件，二号工装装夹构件中间部位预留封闭槽和开放槽，用于拉紧定位，采用精铣刀进行底齿微量切削加工，各部位留第三余量；12.2精铣工艺螺纹孔所在的基准平面，以该平面作为零件精加工基准，选取坐标和中心位置，循环多次半精铣各型面，各部位均留第四余量进行精加工；循环多次半精铣各型面的过程中，第四余量逐渐减小至0，得到成品；第十三步，去除工艺阶台。进一步的，所述第一余量大于第二余量，第二余量大于第三余量，第三余量大于第四余量。进一步的，第五步中所述凹槽槽底加工为圆角。进一步的，第十二步中，步骤12.2具体包括以下步骤：1）精铣工艺螺纹孔所在的基准平面，以该平面作为零件精加工基准，保证工艺螺纹孔与基准面垂直，保证基准面平面度≤0.01mm；2）调取测头校平基准平面X轴方向，坐标系C轴抓取当前值；3）测基准平面两端和中心3个位置，取3位置的平均值，抓取Z轴方向当前值为平均值；4）找正孔中心位置，抓取当前位置值；5）测头复位移动至机床Z轴机械坐标处，翻转工作台；6）旋转工作台组合角度，根据检测值修订刀具补偿值；7）按照所述步骤1）—6）中的工序半精铣各型面，各部位均留一次第四余量精加工，采用立铣刀精铣刀底齿微量切削加工，底齿切削加工各个型面；8）按照所述步骤1）—6）中的工序半精铣各型面，各部位均留二次第四余量精加工，采用立铣刀精铣刀底齿微量切削加工，底齿切削加工各个型面；9）按照所述步骤1）—6）中的工序半精铣各型面，各部位均留三次第四余量精加工，采用立铣刀精铣刀底齿微量切削加工，底齿切削加工各个型面。所述一次第四余量大于二次第四余量，所述三次第四余量为0。一种异形构件拉紧定位工装组件，包括分别与异形构件组装连接的一号拉紧工装构件、二号拉紧定位工装构件和三号工装构件，所述异形构件设置有预留装夹工艺台阶，所述预留装夹工艺台阶上设置有工艺螺纹孔和凹槽；所述一号拉紧工装构件，包括构件本体，所述构件本体上设置有封闭槽和开放槽，构件本体顶部设置有连接条，所述封闭槽和开放槽与构件本体顶部之间设置有连接孔；构件本体轴向设置有贯穿孔；二号拉紧定位工装构件包括构件本体，所述构件本体中部设置有空间槽，顶部为定位基准面，定位基准面设置有第一工艺孔，构件本体底部为工艺基准面，工艺基准面设置有夹持部分，所述夹持部分包括对应孔距和孔径的第二工艺孔；所述三号工装包括工装本体，工装本体上设置有装夹槽，所述装夹槽一侧设置有OKVS夹紧块，另一侧设置有夹持凸部。进一步的，所述贯穿孔为内六方结构，其中可拆卸插入连接扳手，所述贯穿孔位于封闭槽和开放槽与构件本体底部之间。进一步的，所述第一工艺孔和第二工艺孔均为内螺纹孔。进一步的，所述构件本体四周设置有工装斜面。进一步的，所述夹持凸部内侧设置有限位凹部。本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：本方法通过采取设计专用的轴向拉紧力定位工装、选用小直径、短刃铣刀底齿轴向微量渐进铣削释放防变形技术、采用控制应力变形的复合加工措施，实现对超硬材料异形构件进行有效加工的目的。1）异形构件精加工装夹采用一面两销拉紧定位工装，改变传统夹具对异形构件产生的夹紧弹性变形，实现异形构件一次装夹、多空间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超硬材料异形构件拉紧定位铣削方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：/n第一步，排料；/n第二步，粗加工：按照工艺图纸要求将构件进行粗加工；/n第三步，加工工艺凸台：制作构件基准面预留装夹工艺台阶；/n第四步，在预留装夹工艺台阶上制工艺螺纹孔，用于定位装夹时和工装连接拉紧定位；/n第五步，在工艺台阶底部加工凹槽；/n第六步，淬火处理；/n第七步，在工艺台阶面上制成工艺螺纹孔；/n第八步，半精加工，以工艺平面为基准平面，在半精铣工艺台阶面，使用铣刀进行半精加工，单边留第一余量；在半精铣工艺台阶面，半精加工基准孔；/n第九步，时效处理，自然时效不小于12小时；/n第十步，找正基准平面，在半精加工基准孔的基础上精加工基准孔；/n第十一步，使用一号拉紧工装构件，找正，半精铣各型面，各部位单边留第二余量；/n第十二步，精加工：/n12.1使用二号拉紧定位工装构件，二号工装装夹构件中间部位预留封闭槽和开放槽，用于拉紧定位，采用精铣刀进行底齿微量切削加工，各部位留第三余量；/n12.2精铣工艺螺纹孔所在的基准平面，以该平面作为零件精加工基准，选取坐标和中心位置，循环多次半精铣各型面，各部位均留第四余量进行精加工；循环多次半精铣各型面的过程中，第四余量逐渐减小至0，得到成品；/n第十三步，去除工艺阶台。/n...

【技术特征摘要】
1.一种超硬材料异形构件拉紧定位铣削方法，其特征在于，包括以下依次进行的步骤：
第一步，排料；
第二步，粗加工：按照工艺图纸要求将构件进行粗加工；
第三步，加工工艺凸台：制作构件基准面预留装夹工艺台阶；
第四步，在预留装夹工艺台阶上制工艺螺纹孔，用于定位装夹时和工装连接拉紧定位；
第五步，在工艺台阶底部加工凹槽；
第六步，淬火处理；
第七步，在工艺台阶面上制成工艺螺纹孔；
第八步，半精加工，以工艺平面为基准平面，在半精铣工艺台阶面，使用铣刀进行半精加工，单边留第一余量；在半精铣工艺台阶面，半精加工基准孔；
第九步，时效处理，自然时效不小于12小时；
第十步，找正基准平面，在半精加工基准孔的基础上精加工基准孔；
第十一步，使用一号拉紧工装构件，找正，半精铣各型面，各部位单边留第二余量；
第十二步，精加工：
12.1使用二号拉紧定位工装构件，二号工装装夹构件中间部位预留封闭槽和开放槽，用于拉紧定位，采用精铣刀进行底齿微量切削加工，各部位留第三余量；
12.2精铣工艺螺纹孔所在的基准平面，以该平面作为零件精加工基准，选取坐标和中心位置，循环多次半精铣各型面，各部位均留第四余量进行精加工；循环多次半精铣各型面的过程中，第四余量逐渐减小至0，得到成品；
第十三步，去除工艺阶台。


2.根据权利要求1所述的一种超硬材料异形构件拉紧定位铣削方法，其特征在于，所述第一余量大于第二余量，第二余量大于第三余量，第三余量大于第四余量。


3.根据权利要求1所述的一种超硬材料异形构件拉紧定位铣削方法，其特征在于，第五步中所述凹槽槽底加工为圆角。


4.根据权利要求1所述的一种超硬材料异形构件拉紧定位铣削方法，其特征在于，所述第十二步中，步骤12.2具体包括以下步骤：
1）精铣工艺螺纹孔所在的基准平面，以该平面作为零件精加工基准，保证工艺螺纹孔与基准面垂直，保证基准面平面度≤0.01mm；
2）调取测头校平基准平面X轴方向，坐标系C轴抓取当前值；
3）测基准平面两端和中心3个位置，取3位置的平均值，抓取Z轴方向当前值为平均值；
4）找正孔中心位置，抓取当前位置值；
5）测头复位移动至机床...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩利萍，周斌，解亚波，李申龙，张艳文，赵娜，崔高升，程玉萍，乔迎军，刘飞，
申请(专利权)人：山西航天清华装备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山西;14