一种轮廓具有复合斜面的立体型面的铣削精加工方法
【专利摘要】本发明公开了一种轮廓具有复合斜面的立体型面铣削精加工方法。该方法包括对单个斜面分别进行精加工后，测量立体斜面的Z向误差，根据检测值自动计算确定下个零件精加工轨迹。或者包括测量半精加工后的立体斜面的Z向误差，记录误差数据后，对经过半精加工后的立体斜面进行精加工，精加工轨迹按半精加工检测结果进行修正。本发明通过在线测量加工过程中的零件尺寸，修正精加工轨迹，消除因刀具磨损、零件刚性变形、硬度不均匀等因素所带来的加工综合误差，大幅提高了大型或难切削立体型面的加工精度。
【专利说明】-种轮廓具有复合斜面的立体型面的铣削精加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及数控铣削加工领域，尤其涉及一种难切削材料或大型复合斜面的铣削 精加工方法。
【背景技术】
[0002] 在机械加工中，经常遇到如图1的类似工件的铣削加工，其加工面由一些复合斜 面组成。这类零件在三轴数控机床上加工时，通常是将其卧放在工作台上，再利用球头刀或 平底R刀在表面横向进行铣削加工，其主要是在X轴和Y轴所在平面上进行层次铣削，在机 床Z方向根据斜度具有一定幅度的波动。如果工件零件强度较低或结构上有限制（例如要 求倒圆角尺寸），则刀具的R角不能太大（以用于控制切削力），且z向层切步距需要很小， 因此其加工路径很长。
[0003] 特别是，如果零件为难切削零件或是大型工件，由于其刀具加工路径长，目前的加 工方法会存在以下问题。第一，会存在明显的零件铣削加工刀具磨损，导致其加工精度差。 零件纟先削加工刀具磨损由零件材料性能和尺寸决定，零件材料越硬，刀具加工磨损越快，另 零件形状尺寸越大，所需的切削长度越长，加工中刀具磨损造成的加工尺寸超差问题越严 重。从工厂的加工经验中可以看出，切削刀具磨损问题在大型零件和难切削材料加工中尤 为突出，其产生原因为在大型零件在加工过程中，刀具会随着切削长度增加逐渐磨损，该问 题完全不能用手工检测调整刀具参数来解决，影响到零件的加工质量。第二，零件硬度不 均产生的铣削轮廓误差的问题。对于大型零件，同一块材料在不同的点，材料硬度数值存在 3?5HRc的差值，会造成精加工时，因硬度不同造成轮廓不同点让刀差异而产生加工轮廓 误差。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种立体型面件的铣削精加 工方法，用于对难切削材料或大尺寸的立体型面件进行表面铣削精加工，其通过在加工中 实时获得前一工件精加工的误差或者相同刀具在半精加工中的磨损规律，从而实时对后一 工件或者同类型的精加工刀具进行补偿，从而实现工件的铣削精加工。
[0005] 按照本发明的一个方面，提供一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其通过前 一个工件的铣削精加工获得该类工件由让刀产生的加工误差并进而对后一个工件进行补 偿，从而克服难切削材料或大尺寸的立体型面件侧壁的加工中由于主轴让刀或工件刚性不 足带来的加工误差，实现对该类零件的精确加工，其特征在于，该方法包括：
[0006] (1)装夹立体型面工件，并对加工表面进行逐层铣削加工，其中包括最后利用精加 工刀具进行精加工，以获得加工后的工件轮廓，且该步骤中切削行距根据斜面切削横向粗 糙度确定；
[0007] (2)对加工后的工件轮廓进行误差检测，即在切削行距方向上依次在加工面上的 多个切削行处分别设置检测点，利用测头对所述各检测点进行检测，获得各检测点处由于 让刀产生的实际检测值与理论值的误差，进而获得各检测点的实际轮廓检测误差；
[0008] (3)换装相同类型的另一个工件，并对其完成精加工前的各种加工工序；
[0009] (4)对该工件进行精加工，即选用精加工刀具并按照与前一个工件的加工参数一 致的加工方式进行精加工，并在加工到所述各检测点时利用上述实际轮廓检测误差进行相 应的刀具补偿，从而实现对立体型面件侧壁的铣削精加工。
[0010] 作为本发明的改进，所述步骤（1)中，切削行距通过如下公式确定：
【权利要求】
1. 一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其通过前一个工件的铣削精加工获得该类 工件由让刀产生的加工误差并进而对后一个工件进行补偿，从而克服难立体型面件表面的 加工中由于主轴让刀或工件刚性不足带来的加工误差，实现对该类零件的精确加工，其特 征在于，该方法包括 ： (1) 装夹立体型面工件，并对加工表面进行逐层铣削加工，其中包括最后利用精加工刀 具进行精加工，以获得加工后的工件轮廓，且该步骤中切削行距根据斜面切削横向粗糙度 确定； (2) 对加工后的工件轮廓进行误差检测，即在切削行距方向上依次在加工面上的多个 切削行处分别设置检测点，利用测头对所述各检测点进行检测，获得各检测点处由于让刀 产生的实际检测值与理论值的误差，进而获得各检测点的实际轮廓检测误差； (3) 换装相同类型的另一个工件，并对其完成精加工前的各种加工工序； (4) 对该工件进行精加工，即选用精加工刀具并按照与前一个工件的加工参数一致的 加工方式进行精加工，并在加工到所述各检测点时利用上述实际轮廓检测误差进行相应的 刀具补偿，从而实现对立体型面件侧壁的铣削精加工。
2. 根据权利要求1所述的一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其中，所述步骤（1) 中，切削行距通过如下公式确定：
其中，ae为切削行宽，R为刀具半径，艮为表面粗糙度，a为加工表面与基准面夹角。
3. 根据权利要求1或2所述的一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其中，各检测点 的所述实际轮廓检测误差S'为： 5' =6-60 其中，S为测头测量显示值，6。为检测实际理论值与理论值的误差，S^ir/cosa-r，r为测头测球半径，a为加工表面与基准面夹角。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其中， 所述每个切削行上可设置多个不同的检测点，各检测点优选位于设置在该切削行处的表面 轮廓横截面上的各轮廓线交点附近。
5. 根据权利要求1-4中任一项所述的一种立体型面件侧壁的铣削精加工方法，其中， 所述检测点所在的各切削行在型面上沿行距方向上距离相等，以将检测点在切削路径上平 均分布。
6. -种立体型面件的铣削精加工方法，其通过对工件的铣削半精加工中获得该类工件 由由于刀具磨损产生的加工误差并进而在后续的精加工中采用相同的刀具并进行补偿，从 而克服立体型面件的表面加工中由于刀具磨损带来的加工误差，实现对该类零件的精确加 工，其特征在于，该方法包括 ： (1) 用粗加工刀具逐层粗铣加工工件表面轮廓，并预留铣加工余量； (2) 用半精加工刀具继续铣削加工轮廓，并预留铣加工余量； (3) 对半精加工后的工件轮廓进行误差检测，即在切削行距方向上依次在加工面上的 多个切削行处分别设置检测点，利用测头对所述各检测点进行检测，获得各检测点处由于 刀具磨损而产生的实际检测值与理论值的误差，进而获得各检测点的实际轮廓检测误差； (4)用另一把与半精加工一致的精加工刀具对上述工件进行轮廓精加工，且加工参数 与半精加工一致，并在加工到所述各检测点时利用上述实际轮廓检测误差进行相应地补 偿，从而实现对立体型面件的铣削精加工。
7. 根据权利要求6所述的一种立体型面件的铣削精加工方法，其中，所述步骤（1)中， 切削行距通过如下公式确定：
其中，ae为切削行宽，R为刀具半径，艮为表面粗糙度，a为加工表面与基准面夹角。
8. 根据权利要求6或7所述的一种立体型面件的铣削精加工方法，其中，各检测点的所 述实际轮廓检测误差S'为： 5' =6-60 其中，S为测头测量显示值，6。为检测实际理论值与理论值的误差，S^ir/cosa-r，r为测头测球半径，a为加工表面与基准面夹角。
9. 根据权利要求6-8中任一项所述的一种立体型面件的铣削精加工方法，其中，所述 每个切削行处可设置多个不同的检测点，各检测点优选位于设置在该切削行处的表面轮廓 横截面上的各轮廓线交点附近。
10. 根据权利要求6-9中任一项所述的一种立体型面件的铣削精加工方法，其中，所述 检测点所在的各切削行在型面上沿行距方向的距离相等，以将检测点在切削路径上平均分 布。
【文档编号】B23C3/00GK104400092SQ201410709751
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】王晓兵, 李文龙, 赵凯, 杨建华 申请人:湖北三江航天险峰电子信息有限公司