均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法技术

本发明专利技术提供了一种均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法，将铝合金模锻件分为尽可能对称的第一工位和第二工位；粗加工中，交替对第一工位和第二工位进行多次切削，去除粗加工余量，每次切削对第一工位的切除量小于或等于第一工位总加工余量的1/3，每次切削对第二工位的切除量小于或等于第二工位总加工余量的1/3；精加工去除第一工位和第二工位的精加工余量。通过交替切削第一工位和第二工位，可以使第一工位和第二工位的残余应力交替、分散、均匀地释放。每次切削的切削量较小，避免一次性将铝合金模锻件表面应力分布层去除而导致锻件内外应力快速失衡，使得表面应力多次逐渐释放，增加残余应力二次分布的平衡次数，降低应力失衡的风险。降低应力失衡的风险。降低应力失衡的风险。

【技术实现步骤摘要】
均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法


[0001]本专利技术涉及铝合金模锻件加工
，尤其是一种均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法。

技术介绍

[0002]铝合金由于其比强度高、韧性好，以及良好的疲劳性能和抗应力腐蚀性能，广泛应用于第四代、第五代航空武器装备。
[0003]长期以来，铝合金关键零部件主要依赖国外进口。与进口的铝合金预拉伸板料不同，铝合金模锻件由于其特殊的成型过程及复杂的截面过渡尺寸，经固溶工序后会在锻件内部及表面形成“表压内拉”的残留内应力(残余应力)，即表面压应力、芯部拉应力。这些残留内应力经冷压缩、低温时效等工序后，将以平衡的状态分布在锻件芯部及表面。数控加工过程中的切削应力的介入，将会打破锻件原有的应力平衡状态，使残余应力剧烈应力释放并进行二次分布，从而造成零件不可逆的形变，无法满足零件设计、装配需求。如何解决铝合金模锻件内部残余应力释放及二次分布对零件加工变形所产生的影响，是目前铝合金模锻件加工领域公认的技术难点。
[0004]现阶段，国内铝合金模锻件数控加工技术主要依托于铝合金预拉伸板料的加工经验，当采用常规数控加工方案将单一侧面余料加工去除后，残留的拉应力与压应力将会自然二次分布，且呈现拉、压应力值不对等的不平衡状态，导致产品变形。在加工过程中时常发生过切、倒筋、翘曲等结构形变问题，严重影响零件装配使用。
[0005]为了减小变形，目前常见的方式为双面加工法，即交替加工零件两面，如CN109648369A公开了一种双面加工变形控制方法，通过装夹装备使零件双面均处于可加工状态，同时根据零件在毛坯中的可调整范围将毛坯划分为可调整区域和不可调整区域，在不可调整区域通过调整层间加工顺序、在可调整区域通过调整零件在毛坯中的位置控制零件变形，在精加工阶段考虑零件双面所有特征，优化双面精加工顺序。但现有的双面加工法并非针对铝合金材质，也不能确定具体的加工参数。
[0006]基于此，本专利提出一种在数控加工中均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削技术，旨在有效控制铝合金模锻件加工变形问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法，均匀释放铝合金模锻件残余应力，有效控制加工变形风险。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法，
[0009]将铝合金模锻件分为第一工位和第二工位，第一工位和第二工位尽可能对称；
[0010]粗加工中，交替对第一工位和第二工位进行多次切削，去除粗加工余量，每次切削对第一工位的切除量小于或等于第一工位总加工余量的1/3，每次切削对第二工位的切除
量小于或等于第二工位总加工余量的1/3；
[0011]精加工去除第一工位和第二工位的精加工余量。
[0012]进一步地，粗加工中，选择大进给速度，每次切削的切削深度为1至2.5mm，
[0013]精加工中，选择大进给速度，切削深度为0.5至1mm。
[0014]进一步地，粗加工中，每齿进给量n小于或等于0.2，根据每齿进给量n的计算公式
[0015][0016]确定进给速度，使进给速度尽可能大；
[0017]式中，F为进给速度，S为主轴转速，K为刀具的刃数。
[0018]进一步地，精加工中，每齿进给量n小于或等于0.1，根据每齿进给量n的计算公式
[0019][0020]确定进给速度，使进给速度尽可能大；
[0021]式中，F为进给速度，S为主轴转速，K为刀具的刃数。
[0022]进一步地，粗加工和精加工中，刀具的刃数小于或等于3。
[0023]进一步地，粗加工后进行半精加工，交替对第一工位和第二工位进行多次切削去除半精加工余量，每次切削对第一工位的切除量小于或等于第一工位总加工余量的1/3，每次切削对第二工位的切除量小于或等于第二工位总加工余量的1/3。
[0024]进一步地，精加工中，通过多次切削去除各个工位的精加工余量。
[0025]进一步地，粗加工中，每次切削的切削深度相同；
[0026]精加工中，每次切削的切削深度相同。
[0027]进一步地，精加工中，交替对第一工位和第二工位进行多次切削，去除精加工余量，每次切削对第一工位的切除量小于或等于第一工位总加工余量的1/3，每次切削对第二工位的切除量小于或等于第二工位总加工余量的1/3。
[0028]进一步地，将第一工位加工至设计尺寸后，松开工件并重新装夹，再通过最后一次切削将第二工位加工至设计尺寸。
[0029]本专利技术的有益效果是：通过交替切削第一工位和第二工位，可以使第一工位和第二工位的残余应力交替、分散、均匀地释放。第一工位和第二工位尽可能对称，即应力尽可能对称地释放，也有利于应力保持平衡，防止铝合金模锻件。每次切削对第一工位的切除量小于或等于第一工位总加工余量的1/3，每次切削对第二工位的切除量小于或等于第二工位总加工余量的1/3，避免一次性将铝合金模锻件表面应力分布层去除而导致锻件内外应力快速失衡，使得表面应力多次逐渐释放，增加残余应力二次分布的平衡次数，降低应力失衡的风险。因此，本专利技术可避免局部位置应力快速释放，实现均匀释放铝合金模锻件残余应力的目的，可有效控制加工变形风险。
附图说明
[0030]图1是实施例一的铝合金模锻件示意图；
[0031]图2是筋顶粗加工示意图；
[0032]图3是筋条侧面粗加工示意图；
[0033]图4是腹板粗加工示意图；
[0034]图5是筋条半精加工示意图；
[0035]图6是腹板半精加工示意图；
[0036]图7是精加工示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0038]本专利技术的均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法，将铝合金模锻件分为第一工位和第二工位，第一工位和第二工位尽可能对称。根据铝合金模锻件的具体形状划分第一工位和第二工位，可以引入剖面，剖面分隔第一工位和第二工位，第一工位和第二工位尽量相对于剖面对称，如某铝合金模锻件为板件，厚度方向为竖直方向，剖面为一水平面，该剖面到板件上下表面的距离相等，或者剖面为垂直于板件长度方向的竖直面，该竖直面到板件两端的距离相等。
[0039]粗加工中，交替对第一工位和第二工位进行多次切削，去除粗加工余量，每次切削的切削深度相同；每次切削对第一工位的切除量小于或等于第一工位总加工余量的1/3，每次切削对第二工位的切除量小于或等于第二工位总加工余量的1/3。
[0040]交替切削是指先对第一工位进行第一次切削，接着对第二工位进行第一次切削，然后对第一工位进行第二次切削，再对第二工位进行第二次切削，如此循环，直到将粗加工余量全部去除。切削时，切削处受到切削应力的影响，破坏了铝合金模锻件残余应力的平衡，导致残余应力释放并进行二次分布，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法，其特征在于，将铝合金模锻件分为第一工位和第二工位，第一工位和第二工位尽可能对称；粗加工中，交替对第一工位和第二工位进行多次切削，去除粗加工余量，每次切削对第一工位的切除量小于或等于第一工位总加工余量的1/3，每次切削对第二工位的切除量小于或等于第二工位总加工余量的1/3；精加工去除第一工位和第二工位的精加工余量。2.如权利要求1所述的均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法，其特征在于，粗加工中，选择大进给速度，每次切削的切削深度为1至2.5mm，精加工中，选择大进给速度，切削深度为0.5至1mm。3.如权利要求2所述的均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法，其特征在于，粗加工中，每齿进给量n小于或等于0.2，根据每齿进给量n的计算公式确定进给速度，使进给速度尽可能大；式中，F为进给速度，S为主轴转速，K为刀具的刃数。4.如权利要求2所述的均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法，其特征在于，精加工中，每齿进给量n小于或等于0.1，根据每齿进给量n的计算公式确定进给速度，使进给速度尽可能大；式中，F为进给速度，S为主轴转速，K为刀具的刃数。5.如权利要求1、2、3或4所述的均匀释放铝合金模锻件残余应力的柔性切削加工方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨希，黄小庆，向彪，崔明亮，尹帮海，
申请(专利权)人：中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司，
类型：发明
国别省市：