一种薄壁异形管体类零件的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种薄壁异形管体类零件的加工方法，利用工序间充分释放切削应力，配合异形管体零件的支撑、填充减少变形，优化切削刀具和切削刀轨合理分布等方法，从而提高薄壁异形管体类零件的切削刚性、减少切削应力，实现该系列薄壁异形管体类零件形状精度、位置精度的尺寸要求。度的尺寸要求。度的尺寸要求。

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁异形管体类零件的加工方法


[0001]本专利技术属于航空航天机械加工领域，具体涉及形状精度要求高、难加工的薄壁、超薄壁异形管体类零件的加工方法。

技术介绍

[0002]如图1～3所示的空气分配支管零件属薄壁异形管体类零件，材质为铝合金，零件壁厚1～1.5mm，是航空环控系统的空气分配支管零件，要求较高的形状精度和位置精度。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40％。并且加工合格率不稳定，即：零件结构均属于异形薄壁易变形件，该系列零件形状精度、位置精度高，各处壁厚尺寸要求严格，这给该系列零件的加工质量的保障进一步提高了难度。一直以来这类零件在实现过程中出现了工艺技术瓶颈，严重影响到科研生产进度。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种薄壁异形管体类零件的加工方法，确保加工后的零件形状精度、位置精度高，各处壁厚尺寸符合要求，保障加工后的零件质量。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种薄壁异形管体类零件的加工方法，薄壁异形管体类零件为铝合金材质，薄壁异形管体类零件包括空腔主管体，空腔主管体的周向表面上相贯连接有至少一个空腔支管体，且空腔主管体为沿着自身轴线方向的变截面管体，薄壁异形管体类零件加工过程中的装夹包括支撑、压紧和填充中的至少一种，其中，
[0006]所述支撑包括支撑行程可调的浮动支撑和支撑行程不可调的固定支撑，浮动支撑从薄壁异形管体类零件下端面向上支撑，且支撑位置位于空腔主管体和空腔支管体的非管口处，固定支撑的支撑位置位于空腔主管体和空腔支管体的管口处，即固定支撑只负责支撑空腔主管体管口和空腔支管体管口，其余位置使用浮动支撑；
[0007]所述压紧包括位于空腔主管体管口处和空腔支管体管口处的压紧结构；
[0008]所述填充包括空腔主管体管口处和空腔支管体管口处的填充，以及空腔主管体内腔和空腔支管体内腔中的填充，其中，
[0009]空腔主管体管口处和空腔支管体管口处的填充采用第一衬套紧贴空腔主管体管口处和空腔支管体管口处的内壁；
[0010]空腔主管体内腔和空腔支管体内腔中的填充包括间隔布置并紧贴空腔主管体内壁和空腔支管体内壁的第二衬套，以及填满空腔主管体和空腔支管体的内腔空间的填充材料，所述填充材料在室温下为固态，加热到熔点后脱离空腔主管体和空腔支管体的内腔，且填充材料的熔点低于薄壁异形管体类零件的熔点。
[0011]进一步，薄壁异形管体类零件的加工方法还包括加工刀具的选择，当采用铣加工时，所述刀具为0.2μm～0.8μm超细或极细微粒的硬质无涂层变径铣刀，变径铣刀的变径处以锥度5
°
≥α≥120
°
过渡，过渡处倒圆50mm≥R2≥2mm，刀具齿数Z＝2～7刀刃，半精加工、精
加工铣刀刀刃螺旋角β≥50
°
，粗加工、半精加工铣刀刀尖角处倒圆0.1mm≤R1≤2mm。
[0012]进一步，薄壁异形管体类零件的加工方法还包括加工刀具的装夹要求，刀具组合体动平衡≤6.3G，刀柄刀具最大离心率≤0.01mm，夹持刀具伸出长度δ小于8倍刀具直径D
刀
，夹持刀具组合体的圆跳动量η≤0.03～0.05mm。这里的刀具组合体动平衡是指刀具(铣刀)与刀柄组合后的整体结构动平衡。
[0013]进一步，薄壁异形管体类零件的加工方法还包括，
[0014]定位面的选择，所述定位面为薄壁异形管体类零件上的平面或曲面；
[0015]定位机构的定位精度为IT5～IT6，表面粗糙度为0.008～0.004mm；
[0016]定位机构的定位面轮廓度误差Μ
工
＝0.003～0.03mm；
[0017]定位机构的定位面与薄壁异形管体类零件上定位面相接触的面积比Σ≥0.6；
[0018]夹持面的选择，所述夹持面与薄壁异形管体类零件上曲面形状一致；
[0019]夹持面轮廓度误差Μ
夹
＝0.003～0.05mm；
[0020]夹持面与薄壁异形管体类零件夹持面相接触的面积比Σ
夹
≥0.6；
[0021]夹持面表面粗糙度取0.008～0.004mm。
[0022]进一步，所述薄壁异形管体类零件加工过程中采用支撑、压紧、填充中的一种、两种或三种方式后零件最大变形量K
最大
＝0.01～0.5mm。
[0023]作为一种选择，所述填充材料为石蜡。
[0024]作为一种选择，当采用铣削加工时，切削速度:V＝1100～300m/min，进刀进给量：Fz≤0.03mm～0.5mm，切削深度：AP＝10mm～0.5mm。
[0025]作为一种选择，当采用铣削加工且包括粗铣、半精铣、精铣时，按照3
°
～10
°
螺旋、圆弧进刀切入，半精铣、精铣的刀轨或每一切削层刀轨应60
°
～120
°
交叉切削。
[0026]作为一种选择，当采用铣削加工且包括粗铣、半精铣、精铣时，粗铣、半精铣之间预留余量2mm～10mm，半精铣、精铣之间预留余量1mm～3mm。
[0027]作为一种选择，当采用铣削加工且包括粗铣、半精铣、精铣时，粗铣、半精铣之间采用人工时效处理，半精铣、精铣之间采用低温处理。
[0028]与现有技术相比较，采用本专利技术对该类型薄壁异形管(腔)体类零件加工，实现了该类零件高的形状精度和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。
[0029]本专利技术通过优化工艺、工步、合理设计工装定位、支撑、填充要求。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，来减小薄壁异形管体类零件零件的变形，保障零件加工的高形状精度要求。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、有效的加工方法。
[0030]本专利技术的加工方法具有以下特点：
[0031]1.改善和提高了零件的切削刚性、减少了切削应力、充分释放了切削应力。
[0032]2.合理应用了支撑、填充技术方法，减小了易变形零件的变形量。
[0033]3.减小了切削刀具在切削过程中的切削震动、零件变形及切削力。
[0034]4.切削层间交措切削刀轨、切削层深度不固定的方法改变了切削力的指向性。
附图说明
[0035]图1为异形变径薄壁件示意图；
[0036]图2为图1的左视图；
[0037]图3为图1的右视图；
[0038]图4为异形变径薄壁件装夹到工装上的结构示意图；
[0039]图5为异形变径薄壁件装夹到工装上时第二衬套和填充材料的分布示意图；
[0040]图6为变径铣刀的结构示意图；
[0041]图中：1.薄壁异形管体，2.压板，3.浮动支撑，4.调节旋钮，5.第一固定座，6.第二固定座，7.第一衬套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄壁异形管体类零件的加工方法，薄壁异形管体类零件为铝合金材质，薄壁异形管体类零件包括空腔主管体，空腔主管体的周向表面上相贯连接有至少一个空腔支管体，且空腔主管体为沿着自身轴线方向的变截面管体，其特征在于：薄壁异形管体类零件加工过程中的装夹包括支撑、压紧和填充中的至少一种，其中，所述支撑包括支撑行程可调的浮动支撑和支撑行程不可调的固定支撑，浮动支撑从薄壁异形管体类零件下端面向上支撑，且支撑位置位于空腔主管体和空腔支管体的非管口处，固定支撑的支撑位置位于空腔主管体和空腔支管体的管口处；所述压紧包括位于空腔主管体管口处和空腔支管体管口处的压紧结构；所述填充包括空腔主管体管口处和空腔支管体管口处的填充，以及空腔主管体内腔和空腔支管体内腔中的填充，其中，空腔主管体管口处和空腔支管体管口处的填充采用第一衬套紧贴空腔主管体管口处和空腔支管体管口处的内壁；空腔主管体内腔和空腔支管体内腔中的填充包括间隔布置并紧贴空腔主管体内壁和空腔支管体内壁的第二衬套，以及填满空腔主管体和空腔支管体的内腔空间的填充材料，所述填充材料在室温下为固态，加热到熔点后脱离空腔主管体和空腔支管体的内腔，且填充材料的熔点低于薄壁异形管体类零件的熔点。2.根据权利要求1所述的一种薄壁异形管体类零件的加工方法，其特征在于：还包括加工刀具的选择，当采用铣加工时，所述刀具为0.2μm～0.8μm超细或极细微粒的硬质无涂层变径铣刀，变径铣刀的变径处以锥度5
°
≥α≥120
°
过渡，过渡处倒圆50mm≥R2≥2mm，刀具齿数Z＝2～7刀刃，半精加工、精加工铣刀刀刃螺旋角β≥50
°
，粗加工、半精加工铣刀刀尖角处倒圆0.1mm≤R1≤2mm。3.根据权利要求1所述的一种薄壁异形管体类零件的加工方法，其特征在于：还包括加工刀具的装夹要求，刀具组合体动平衡≤6.3G，刀柄刀具最大离心率≤0.01mm，夹持刀具伸出长度δ小于8倍刀具直径D
刀
，夹持刀具组合体的圆跳动量η≤0.03～0.05mm。4.根据权利要求1所述的一种薄壁异形管体类零件的加工方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕仕强，黄晨，刘波，王阳，
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：