大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法技术

本发明专利技术提供一种大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法，通过建立、分析工件数字模型，制定工艺方案，经过粗加工、半精加工、精加工在三轴联动铣床上完成大型锥面接管的空间曲面的加工。本发明专利技术提供了一种新的分割法加工方案，解决了复杂空间曲面在三轴联动铣床无法加工的问题，分割法为复杂曲面的加工提供新的解决思路；本发明专利技术采用的角铣头加工方案解决了五轴机床加工的局限，也解决了常规加工方法无法满足尺寸要求，且加工效率低，加工费用高的问题；更重要的是，角铣头加工方案为加工类似双向阴角提供了很有价值的解决方案，本发明专利技术极大的的提高了产品的表面质量，同时极大的提高了加工效率。

【技术实现步骤摘要】
大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法
本专利技术属于三轴联动铣床上的加工方法
，特别涉及一种大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法。
技术介绍
圆柱与大型锥面体相贯形成的大型复杂空间曲面，现有加工技术分为2种，一种是使用五轴机床加工，另一种是使用三轴机床近似加工复杂空间曲面，而后进行打磨仿形处理。五轴机床加工受限于设备及加工程序，一是目前五轴机床昂贵，如果公司产品涉及五轴机床不多，则过于浪费，二是精通五轴加工程序的技术人员稀少，且技术人员薪资很高。使用三轴机床近似加工使工件保证不了尺寸精度要求，表面粗糙度亦无法满足，而且加工效率低，费用高。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法，解决了使用五轴机床昂贵，技术人员紧缺，费用浪费的问题，也解决了无法保证尺寸精度及表面粗糙度的问题，节省费用的同时提高加工效率。本专利技术采用的技术方案是：一种大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法，包括以下步骤：步骤1、建立工件数字模型，根据设计要求分析工件的整体形状、相贯面特征，应用建模软件建立空间曲面模型，确定工件复杂空间曲面的型式；步骤2、分析工件数字模型，通过分析步骤1所建立的三维模型，确定加工对象毛坯状态，待加工曲面特征；步骤3、制定工艺方案；步骤3.1、划分加工阶段，将加工过程划分为三个阶段，第一阶段：粗加工，由大余量圆环毛坯加工至保留最大实体的圆环，第二阶段：半精加工，由最大实体圆环加工至仿形留量，第三阶段：精加工，由仿形留量加工至符图状态；步骤3.2、确定粗加工阶段的具体步骤，包括确定装夹次数，确定加工内孔、外圆、L型阶梯面，大端面马鞍面加工阶梯面的各步的装夹点、加工范围；用最简单的刀具路径，高效，且稳定的加工方法对工件进行粗加工大部余量，大端面马鞍面按台阶面粗加工，既能够去除大端面大部分余量，同时台阶面的加工为后续装夹稳定做准备；步骤3.3、确定半精加工阶段的具体步骤，包括确定装夹次数，确定加工内孔、外圆、小端L型仿形、大端面马鞍面时各步装夹点及每步的加工范围；步骤3.4、确定精加工阶段的具体步骤，包括确定装夹次数，确定加工内孔、外圆、小端L型仿形、大端面马鞍面时各步装夹点及每步的加工范围；步骤4、按步骤3的工艺方案要求确定每一工步的加工基准，确定整个加工过程所有加工程序使用同一个工件坐标系；步骤5、按步骤3的工艺方案要求编制计算机辅助制造程序并确定加工刀具；步骤6、应用数控机床仿真软件校验步骤5的数控程序；步骤7、步骤6校验合格后按上述步骤进行工件加工；步骤8、检测工件，加工完成后通过机床检测特征点，检测工具以及样板来检测工件尺寸精度。进一步优化，步骤1中建模软件为SIEMENSNXCAD/CAM，空间曲面的型式包括相贯面形成方式，小端内外坡口型式，大端外圆上坡口型式。进一步优化，步骤3.1所述的半精加工过程中仿形留量的余量至少10mm。进一步优化，步骤3.3中加工小端L型仿形时将工件分为四个象限分别为第1象限、第2象限、第3象限和第4象限，所述步骤3.3中加工内孔时将内孔分割为两部分，第2、3象限为一部分，第1、4象限为一部分，所述步骤3.3中加工大端面马鞍面时将大端面马鞍面分割为两部分，第2、3象限为一部分，第1、4象限为一部分。这种分割象限的方法可以增加工件装夹点，使工件粗加工过程中装夹稳固，同时使刀具路径更加规矩，减少了空走刀时间，极大的提高了加工效率，同时避开了工件阴角部分，避开UG软件常规方法无法加工的问题，采用角铣头方案解决阴角无法加工的问题。将内孔分为2次装夹加工，通过分割和装夹方式的改变，使内孔阴角部分正对主轴加工，极大的提高了加工效率。将大端面马鞍面分割为两部分加工，增加装夹点，使工件加工过程中更加稳定，同时使刀具路径更合理，减少空走刀，提高加工效率。进一步优化，步骤3.4中精加工小端L型仿形时由半精加工时的分为四个象限分别加工改为4个象限合并加工，因为精加工前余量小，合并加工后节省刀具路径，且刀路规矩，合并加工能更好的保证尺寸精度，避免接刀问题。精加工小端L型仿形采用型腔铣加仿形向心铣的加工方法，此方法能够极大的提高表面质量，省去打磨步骤。进一步优化，步骤3.4中精加工小端L型仿形时端L型阴角部分采用角铣头分别旋转正负45°的加工方案。避开了五轴设备加工局限的同时，解决了现有使用的CAM软件无法加工双向阴角的问题，同时此方法加工后表面质量好，角铣头的准确补偿为尺寸精度的保证提供坚实基础。进一步优化，步骤3.4中精加工时内孔的加工采用万能角铣头正对的方式，此方法解决了使用主轴加工内孔尺寸无法保证，粗糙度极差的问题，分两次装夹完成，解决了使用悬伸长刀具加工的问题，避免了刀具过长产生的振动、让刀问题，很好的保证了尺寸精度及表面粗糙度。进一步优化，步骤3.4中精加工时大端马鞍面采用向心逆向挠削的加工方式，此方法可以保证与内孔圆滑相接，同时提高表面质量。进一步优化，步骤3.4中精加工时小端内外坡口采用交替使用程序的方法，保证加工后内外坡口形成尖点，很好的保证了尺寸要求。进一步优化，步骤5中加工刀具的确定根据加工材质、加工方法、工件表面质量要求、刀具轨迹路径的因素综合考虑确定整个加工过程使用4种规格刀具，提高加工效率节省刀具费用。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的加工方法提供了一种新的分割法加工方案，优化了原有加工方案，解决了复杂空间曲面在三轴联动铣床无法加工的问题，节省加工费用，分割法为复杂曲面的加工提供新的解决思路；2、本专利技术采用的角铣头加工方案为加工类似双向阴角提供了很有价值的解决方案；3、本专利技术的加工效果不仅能够满足图纸所有的尺寸精度要求，极大的的提高了产品的表面质量，同时极大的提高了加工效率。附图说明图1为大型锥面接管的空间曲面结构示意图；图2为大型锥面接管的空间曲面加工阶梯面示意图；图3为大型锥面接管的空间曲面四个象限示意图；图4为角铣头加工阴角示意图；图5为角铣头加工内孔示意图；图6为角铣头加工加工大端面马鞍形示意图。附图标记：1-工件2-角铣头具体实施方式本专利技术是大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法，如图1所示，工件1设计要求为圆柱体与圆锥体相贯形成的空间曲面，本专利技术的加工方法主要用于加工圆柱体相贯于圆锥体侧面形成一侧阳角一侧阴角的复杂空间曲面，同时本专利技术采用的角铣头加工方案为加工类似双向阴角结构提供了有价值的解决方案。下面以加工如图1所示空间曲面形状为例，结合图1-图6对本专利技术技术作进一步具体的阐述说明。一、建立工件1三维模型；应用SIEMENSNXCAD/CAM软件建立如图1所示空间曲面模型，通过与设计方反复沟通确认，最终确定工件1复杂空间曲面的空间型式，包括但不限于相贯面形成方式，小端内外坡口型式，大端外圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、建立工件数字模型，根据设计要求分析工件的整体形状、相贯面特征，应用建模软件建立空间曲面模型，确定工件复杂空间曲面的型式；/n步骤2、分析工件数字模型，通过分析步骤1所建立的三维模型，确定加工对象毛坯状态，待加工曲面特征；/n步骤3、制定工艺方案；/n步骤3.1、划分加工阶段，将加工过程划分为三个阶段，第一阶段：粗加工，由大余量圆环毛坯加工至保留最大实体的圆环，第二阶段：半精加工，由最大实体圆环加工至仿形留量，第三阶段：精加工，由仿形留量加工至符图状态；/n步骤3.2、确定粗加工阶段的具体步骤，包括确定装夹次数，确定加工内孔、外圆、L型阶梯面，大端面马鞍面加工阶梯面的各步的装夹点、加工范围；/n步骤3.3、确定半精加工阶段的具体步骤，包括确定装夹次数，确定加工内孔、外圆、小端L型仿形、大端面马鞍面时各步装夹点及每步的加工范围；/n步骤3.4、确定精加工阶段的具体步骤，包括确定装夹次数，确定加工内孔、外圆、小端L型仿形、大端面马鞍面时各步装夹点及每步的加工范围；/n步骤4、按步骤3的工艺方案要求确定每一工步的加工基准，确定整个加工过程所有加工程序使用同一个工件坐标系；/n步骤5、按步骤3的工艺方案要求编制计算机辅助制造程序并确定加工刀具；/n步骤6、应用数控机床仿真软件校验步骤5的数控程序；/n步骤7、步骤6校验合格后按上述步骤进行工件加工；/n步骤8、检测工件，加工完成后通过机床检测特征点，检测工具以及样板来检测工件尺寸精度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、建立工件数字模型，根据设计要求分析工件的整体形状、相贯面特征，应用建模软件建立空间曲面模型，确定工件复杂空间曲面的型式；
步骤2、分析工件数字模型，通过分析步骤1所建立的三维模型，确定加工对象毛坯状态，待加工曲面特征；
步骤3、制定工艺方案；
步骤3.1、划分加工阶段，将加工过程划分为三个阶段，第一阶段：粗加工，由大余量圆环毛坯加工至保留最大实体的圆环，第二阶段：半精加工，由最大实体圆环加工至仿形留量，第三阶段：精加工，由仿形留量加工至符图状态；
步骤3.2、确定粗加工阶段的具体步骤，包括确定装夹次数，确定加工内孔、外圆、L型阶梯面，大端面马鞍面加工阶梯面的各步的装夹点、加工范围；
步骤3.3、确定半精加工阶段的具体步骤，包括确定装夹次数，确定加工内孔、外圆、小端L型仿形、大端面马鞍面时各步装夹点及每步的加工范围；
步骤3.4、确定精加工阶段的具体步骤，包括确定装夹次数，确定加工内孔、外圆、小端L型仿形、大端面马鞍面时各步装夹点及每步的加工范围；
步骤4、按步骤3的工艺方案要求确定每一工步的加工基准，确定整个加工过程所有加工程序使用同一个工件坐标系；
步骤5、按步骤3的工艺方案要求编制计算机辅助制造程序并确定加工刀具；
步骤6、应用数控机床仿真软件校验步骤5的数控程序；
步骤7、步骤6校验合格后按上述步骤进行工件加工；
步骤8、检测工件，加工完成后通过机床检测特征点，检测工具以及样板来检测工件尺寸精度。


2.根据权利要求1所述大型锥面接管空间曲面在三轴联动铣床上的加工方法，其特征在于：所述步骤1中建模软件为SIEMENSNXCAD/CAM，空间曲面的型式包括相贯面形成方式，小端内外坡口型式，大端外圆上坡口型式。


3.根据权利要求1所述大型锥面接管空间曲面...

【专利技术属性】
技术研发人员：程鹏，刘恩清，李志杰，史永利，林如鑫，苏伟，
申请(专利权)人：一重集团大连核电石化有限公司，中国第一重型机械股份公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21