筒形薄壁件加工过程中控制震颤的方法技术

本发明专利技术涉及精密机械制造技术领域，尤其涉及一种筒形薄壁件加工过程中控制震颤的方法，加工过程包括对侧面的铣加工以及端面、外圆的车加工，震颤包括径向震颤、轴向震颤和偏心震颤；控制震颤的方法包括：在铣加工模具周向侧面环绕设置护板，护板与侧面紧密贴合固定，使得侧面通过护板径向固定于铣加工模具；在车加工模具设置外部支撑结构、内部支撑结构，将外部支撑结构支撑中空环形端面外侧面，将内部支撑结构支撑中空环形端面内侧面，实现铣加工过程中的侧面径向震颤的控制和车加工过程中的中空环形端面轴向震颤的控制。本发明专利技术采用特制的立车加工模具、铣加工模具，提高了加工精度，减少了轴向与径向两个方向及偏心引起的的震颤和变形。颤和变形。颤和变形。

【技术实现步骤摘要】
筒形薄壁件加工过程中控制震颤的方法


[0001]本专利技术涉及精密机械制造
，尤其涉及一种筒形薄壁件加工过程中控制震颤的方法。

技术介绍

[0002]大型筒形镁合金薄壁类零件在航空领域有着广泛需求，由于无法焊接加工且铸造工艺的尺寸难以满足精度要求，因而目前轻质合金中空零件的生产以机床加工为主(车、铣等)。
[0003]针对高精密度大型筒形镁合金薄壁类零件，一种常见的加工方式是：将铸造成型的大型镁合金毛坯进行机床精加工获得更为精确的内部结构和尺寸；由于薄壁件从外侧壁夹合容易导致零件变形，针对薄壁件机床加工固定模具常采用在零件空腔内部支撑固定方式，一方面：此类模具固定挤占零件内腔空间，尤其影响针对零件内壁的精细加工，例如铣加工；另一方面，薄壁类零件在零件径向加工时易产生震颤，现有模具缺陷决定只能在待加工零件轴向一端固定，在另一端留有用于车床主轴进出开口端，导致开口端缺少模具固定导致震颤尤为严重，严重影响设备的加工精度；同时，针对大型镁合金薄壁类零件，由于径向截面曲率减小，零件侧壁的震颤现象更为严重。目前市场上急需一种筒形薄壁件加工过程中控制震颤的方法，解决大型筒形薄壁类零件加工时固定和因震颤导致加工精度降低问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种筒形薄壁件加工过程中控制震颤的方法，用以解决现有技术问题中模具固定稳定性差、容易震颤等问题中的至少一个。
[0005]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术提供了一种筒形薄壁件加工过程中控制震颤的方法，所述加工过程包括加工筒形薄壁件侧面的铣加工以及加工筒形薄壁件端面、外圆的车加工，所述震颤包括径向震颤、轴向震颤；所述控制震颤的方法包括：
[0007]在铣加工模具周向侧面环绕设置护板，所述护板与侧面紧密贴合固定，使得侧面通过护板径向固定于铣加工模具，实现铣加工过程中的侧面径向震颤的控制；
[0008]在车加工模具设置外部支撑结构、内部支撑结构，将所述外部支撑结构压合支撑中空环形端面外侧面，将所述内部支撑结构压合支撑中空环形端面内侧面，实现车加工过程中的中空环形端面轴向震颤的控制。
[0009]优选的，所述震颤还包括偏心震颤，所述偏心震颤控制方法包括：基于薄壁件毛坯的拟合图像和薄壁件毛坯的理论图像对薄壁件毛坯的轴心进行校正，基于校正后的轴心，进行立车加工，获取壁厚均匀的薄壁件毛坯，实现加工过程中偏心震颤的控制。
[0010]优选的，所述薄壁件毛坯的拟合图像的获取方法，包括：利用薄壁件毛坯内外表面密布的传感器作为数据采样点，利用激光扫描获取传感器在空间坐标系坐标，根据传感器
空间坐标信息拟合出薄壁件毛坯的三维图像。
[0011]优选的，所述获取壁厚均匀的薄壁件毛坯，包括：
[0012]S301：连接相对轴心中心对称的定位块的中心作为中空环形端面的基准定位线，基于激光扫描拟合成像获取薄壁件毛坯的拟合图像，基于薄壁件毛坯的拟合图像对基准定位线进行校正；薄壁件毛坯具有一个侧面、一个无遮挡的自由端面和一个中空环形端面；侧面内表面设有至少两个相对轴心中心对称的定位块；
[0013]S302：对完成基准定位线校正的薄壁件毛坯的两端面及侧面外圆，进行立车加工，获取壁厚均匀的薄壁件毛坯。
[0014]优选的，所述基于薄壁件毛坯的拟合图像对薄壁件毛坯的轴心进行校正，包括：
[0015]S3011：利用激光扫描拟合成像软件，将零件毛坯的拟合图像和薄壁件毛坯理论图像的轴心线重合并，对零件毛坯径向截面各区域厚度进行对比，自动获取偏差并根据偏差大小进行颜色标识；
[0016]S3012：若各径向截面偏差小于等于第一阈值δ1，不做任何调整，基准定位线完成校正；
[0017]若各径向截面偏差大于第一阈值δ1，调整薄壁件毛坯的理论图像的轴心线的位置，直至各径向截面偏差小于等于第一阈值δ1，记录空间坐标系中轴心线的位置变化数值
△
(x，y，z)；
[0018]S3013：构建和零件毛坯的拟合图像和薄壁件毛坯理论图像相同空间坐标系，在该坐标系内将零件毛坯的轴心线，按照
△
(x，y，z)变化获取校正后零件毛坯的轴心线坐标。
[0019]优选的，所述震颤控制方法，还包括铣加工过程中的轴向震颤的控制：径向震颤将铣加工模具同时与筒形薄壁件的两端面固定连接，使得薄壁件的两端面轴向固定于铣加工模具，并实现铣加工过程中的轴向震颤的控制。
[0020]优选的，所述铣加工模具一端设有与其压合连接的第一压板，另一端设有与其压合连接的第一底部固定件；所述铣加工模具还设有连接第一压板与第一底部固定件的第一拉杆。
[0021]优选的，所述第一拉杆沿侧面周向设置有多个，铣加工模具在薄壁件的侧面设有限制薄壁件径向震颤的护板；所述护板周向环绕侧面，并设有轴向设置的第一通孔；所述第一通孔与第一拉杆一一对应；所述第一拉杆穿过第一通孔，使得护板径向固定；同时护板与侧面周向环绕贴合后产生足够大静摩擦力，实现护板轴向固定；护板周向贴合侧面设置，实现限制薄壁件径向向外侧的变形或震颤。
[0022]优选的，所述震颤控制方法，还包括车加工过程中薄壁件整体轴向震颤的控制：将车加工模具同时与筒形薄壁件的两端面固定连接，使得薄壁件的两端面轴向固定于车加工模具，并实现车加工过程中薄壁件整体轴向震颤的控制。
[0023]优选的，所述车加工模具的一端设有与其压合连接的第二压板，另一端设有与其压合连接的第二底部固定件，所述第二压板与中空环形端面压合连接；所述外部支撑结构的一端与第二底部固定件固定连接，另一端与第二压板的外侧面压合连接；所述内部支撑结构的一侧与中空环形端面的内侧压合连接，另一侧与第二底部固定件固定连接，实现车加工过程中空环形端面轴向震颤的控制。
[0024]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0025](1)本专利技术采用特制的立车加工模具和铣加工模具加工端面设有环形凹槽的薄壁件，采用“粗加工
‑
半精加工
‑
精加工”的加工方式，减少了薄壁材料累积应力导致的变形和机械损害，提高了加工精度；其中，每次加工均包含依次铣加工和一次车加工，本专利技术采用立车加工模具对薄壁件的侧壁外圆逐渐车薄处理，侧壁刚性逐渐减弱，在后续铣加工中通过在铣加工模具设置护板，提高了薄壁件毛坯侧面的刚度，护板在薄壁件毛坯铣加工时，可以为径向两个方向提供支撑力，从而减少径向两个方向的震颤和变形；同时为了应对薄壁件的侧壁刚性下降，避免侧壁在立车加工时变形，本专利技术在车加工模具中设置内部支撑结构、外部支撑结构将第二端面固定，保证了侧面铣加工窗口等结构的尺寸精度。
[0026](2)本专利技术通过在铣加工模具中设置第一压板、第一底部固定件、第一拉杆和护板，在实现对薄壁件压合固定的同时，大大减少了侧面加工时震颤对加工精度的不良影响；改善了现有技术中对薄壁件侧面由内至外加工易震颤、加工精度差的缺陷。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.筒形薄壁件加工过程中控制震颤的方法，其特征在于，所述加工过程包括加工筒形薄壁件侧面的铣加工以及加工筒形薄壁件端面、外圆的车加工，所述震颤包括径向震颤、轴向震颤；所述控制震颤的方法包括：在铣加工模具周向侧面环绕设置护板，所述护板与侧面紧密贴合固定，使得侧面通过护板径向固定于铣加工模具，实现铣加工过程中的侧面径向震颤的控制；在车加工模具设置外部支撑结构、内部支撑结构，将所述外部支撑结构压合支撑中空环形端面外侧面，将所述内部支撑结构压合支撑中空环形端面内侧面，实现车加工过程中的中空环形端面轴向震颤的控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述震颤还包括偏心震颤，所述偏心震颤控制方法包括：基于薄壁件毛坯的拟合图像和薄壁件毛坯的理论图像对薄壁件毛坯的轴心进行校正，基于校正后的轴心，进行立车加工，获取壁厚均匀的薄壁件毛坯，实现加工过程中偏心震颤的控制。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述薄壁件毛坯的拟合图像的获取方法，包括：利用薄壁件毛坯内外表面密布的传感器作为数据采样点，利用激光扫描获取传感器在空间坐标系坐标，根据传感器空间坐标信息拟合出薄壁件毛坯的三维图像。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取壁厚均匀的薄壁件毛坯，包括：S301：连接相对轴心中心对称的定位块的中心作为中空环形端面的基准定位线，基于激光扫描拟合成像获取薄壁件毛坯的拟合图像，基于薄壁件毛坯的拟合图像对基准定位线进行校正；薄壁件毛坯具有一个侧面、一个无遮挡的自由端面和一个中空环形端面；侧面内表面设有至少两个相对轴心中心对称的定位块；S302：对完成基准定位线校正的薄壁件毛坯的两端面及侧面外圆，进行立车加工，获取壁厚均匀的薄壁件毛坯。5.根据权利要求4所述的，其特征在于，所述基于薄壁件毛坯的拟合图像对薄壁件毛坯的轴心进行校正，包括：S3011：利用激光扫描拟合成像软件，将零件毛坯的拟合图像和薄壁件毛坯理论图像的轴心线重合并，对零件毛坯径向截面各区域厚度进行对比，自动获取偏差并根据偏差大小进行颜色标识；S3012：若各径向截面偏差小于等于第一阈值δ1，不做任何调整，基准定位线完成校正；若各径向...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鹏飞，安文洁，王帅兵，李光，孟凡杰，苏一，宋毅，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：