一种蜂窝芯沉槽结构的超声切削方法与流程

本发明涉及一种蜂窝芯沉槽结构的超声切削方法，属于蜂窝芯材料机械加工领域。

背景技术：

蜂窝芯材料具有比刚度和比强度高、性能稳定且重量轻的特点，被广泛应用于航空航天以及轨道交通运输领域。为了满足不同的使用需求，蜂窝芯材料常常被加工成各种形状。蜂窝材料的机械加工多采用高速铣削方式，加工过程中采用专用的蜂窝芯破碎铣刀进行材料的破碎去除。但是蜂窝芯材料高速铣削过程中，存在蜂窝芯材变形大，加工后的蜂窝质量难以保证，切削效率较低，刀具磨损严重，环境粉尘污染严重等问题。超声切削蜂窝芯作为一种新型加工工艺，其基本原理是在切削刀具上施加超声振动，在切削的同时，利用超声能量迅速打开材料。超声切削具有切削力小、材料变形小，加工后的材料表面光整无毛刺等优点，克服了高速铣削的不足，可以实现蜂窝芯材的高质高效加工。

蜂窝芯沉槽是蜂窝芯切削过程中的一类典型难加工结构。采用传统的高速铣削方法，在刀具高速铣削切入工件的同时，往往伴随着刀具与材料的强烈摩擦和挤压作用，从而造成蜂窝芯材毛刺和压溃缺陷，影响加工质量和加工效率。与高速铣削相比，超声切削具有显著优势，但是针对具体的沉槽结构而言，由于其加工机理和材料去除方式不同，超声切削工艺与高速传统铣削有较大差别，需要多把超声切削刀具协调配合才能实现沉槽结构的加工。为了有效避免蜂窝芯沉槽结构的加工缺陷，满足蜂窝芯材沉槽结构的高质高效加工的要求，亟待提出一种适合与蜂窝芯沉槽结构加工的工艺方法。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种蜂窝芯沉槽结构的超声切削方法。本发明采用的技术手段如下：

一种蜂窝芯沉槽结构的超声切削方法，具有如下步骤：

S1、轮廓成形加工：使用插切刀具和直刃尖刀刀具，在超声振动作用下切削出蜂窝芯沉槽结构轮廓；

S2、划切分块加工：结合圆片刀直径和待加工蜂窝芯边长，根据蜂窝芯沉槽结构的形状大小，按划切轨迹使用直刃尖刀刀具对蜂窝芯沉槽结构内部材料进行超声划切，将内部材料划分为块状或条状切屑；

S3、蜂窝芯沉槽结构内部材料去除加工：使用所述圆片刀将蜂窝芯沉槽结构内部材料进行逐层超声划切去除；

S4、蜂窝芯沉槽结构底面精加工：使用所述圆片刀超声片切剩余加工余量，得到高质量的蜂窝芯沉槽结构底面，从而完成蜂窝芯沉槽结构的加工。

所述轮廓成形加工时：所述直刃尖刀刀具的刀轴处于倾斜状态，使用所述插切刀具插铣出蜂窝芯沉槽结构的圆弧轮廓，再使用刀轴处于倾斜状态下的所述直刃尖刀刀具超声划切出其余蜂窝芯沉槽结构轮廓。

所述划切轨迹包括多条横向和纵向的划切线；

所述划切分块加工时，所述直刃尖刀刀具的刀轴处于垂直状态，所述划切线的两端分别与相对应的蜂窝芯沉槽结构轮廓之间留有水平方向的切削余量；

或所述划切分块加工时，所述直刃尖刀刀具的刀轴处于倾斜状态，所述划切线的起始端位于所对应的蜂窝芯沉槽结构轮廓上，所述划切线的另一端与所对应的蜂窝芯沉槽结构轮廓之间留有水平方向的切削余量，所述直刃尖刀刀具在所述划切线的起始端垂直下刀，划切至所述划切线的另一端时停止、抬刀；

所述水平切削余量小于等于所述圆片刀的直径。

所述步骤S2中，单个块状或条状切屑的尺寸大于待加工蜂窝芯边长a且小于所述圆片刀直径的直径D，以保证蜂窝芯沉槽结构内部材料的切削刚度和可切削性能，并且顺利以切屑形式去除；所述直刃尖刀刀具划切深度距蜂窝芯沉槽结构的底面预留0.1～10mm垂直加工余量，为后续蜂窝芯沉槽结构内部材料去除加工和蜂窝芯沉槽结构底面精加工做基础。

所述蜂窝芯沉槽结构内部材料去除加工时，所述圆片刀边旋转边超声振动，逐层由内而外对蜂窝芯沉槽结构内部材料进行片除；

每层片除具有如下步骤：

所述圆片刀沿螺旋轨迹下刀切入蜂窝芯沉槽结构内部材料，当切深到每层指定深度后，沿着平面切削轨迹进行超声切削，蜂窝芯沉槽结构内部材料以带状或者块状切屑形态去除，从而完成该层蜂窝芯沉槽结构内部材料切削，循环此过程直至其余蜂窝芯沉槽结构内部材料去除。

所述步骤S4中，使用所述圆片刀超声片切剩余加工余量指的是对剩余加工余量进行逐层片除，剩余加工余量以片状切屑形态去除，进而得到高质量的切削表面。

与现有技术相比，本发明采用超声切削，改变了传统的蜂窝芯削加工方式，避免了传统切削带来的加工缺陷，提高了蜂窝芯沉槽结构加工质量和加工效率。

基于上述理由本发明可在蜂窝芯材料机械加工等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的具体实施方式中蜂窝芯沉槽结构的超声切削方法的流程框图和对应的流程示意图。

图2是本发明的具体实施方式中轮廓成形加工俯视示意图(直刃尖刀刀具的刀轴处于倾斜状态)。

图3是本发明的具体实施方式中轮廓成形加工剖视示意图(直刃尖刀刀具的刀轴处于倾斜状态)。

图4是本发明的具体实施方式中划切分块加工俯视示意图(直刃尖刀刀具的刀轴处于垂直状态)。

图5是本发明的具体实施方式中划切分块加工俯视示意图(直刃尖刀刀具的刀轴处于倾斜状态)。

图6是本发明的具体实施方式中蜂窝芯沉槽结构内部材料去除加工时圆片刀的路径示意图。

图7是本发明的具体实施方式中圆片刀。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-7所示，一种蜂窝芯沉槽结构的超声切削方法，具有如下步骤：

S1、轮廓成形加工：使用插切刀具和直刃尖刀刀具，在超声振动作用下切削出蜂窝芯沉槽结构轮廓3：

所述直刃尖刀刀具7的刀轴处于倾斜状态，使用所述插切刀具6插铣出蜂窝芯沉槽结构1的圆角，再使用刀轴处于倾斜状态下的所述直刃尖刀刀具7沿轨迹3超声划切出与圆角相切的蜂窝芯沉槽结构侧壁2；

S2、划切分块加工：结合圆片刀8直径和待加工蜂窝芯边长，根据蜂窝芯沉槽结构1的形状大小，按划切轨迹4使用直刃尖刀刀具7对蜂窝芯沉槽结构1内部材料进行超声划切，将内部材料划分为块状切屑：

所述划切轨迹4包括多条横向和纵向的划切线；

如图4所示，所述直刃尖刀刀具7的刀轴处于垂直状态，所述划切线4的两端分别与相对应的蜂窝芯沉槽结构轮廓3之间留有水平方向的切削余量；或如图5所示，所述直刃尖刀刀具7的刀轴处于倾斜状态，所述划切线的起始端位于所对应的蜂窝芯沉槽结构轮廓3上，所述划切线的另一端与所对应的蜂窝芯沉槽结构轮廓3之间留有水平方向的切削余量，所述直刃尖刀刀具7在所述划切线的起始端垂直下刀，划切至所述划切线4的另一端时停止、抬刀；

所述水平切削余量小于等于所述圆片刀8的直径。

单个块状或条状切屑的尺寸大于待加工蜂窝芯边长a且小于所述圆片刀8直径的直径D；所述直刃尖刀刀具7划切深度距蜂窝芯沉槽结构1的底面预留0.1～10mm垂直加工余量；

S3、蜂窝芯沉槽结构1内部材料去除加工：使用所述圆片刀8将蜂窝芯沉槽结构1内部材料进行逐层超声划切去除：

所述圆片刀8边旋转边超声振动，逐层由内而外对蜂窝芯沉槽结构1内部材料进行片除；

每层片除具有如下步骤：

所述圆片刀8沿螺旋轨迹下刀切入蜂窝芯沉槽结构1内部材料，当切深到每层指定深度后，沿着平面切削轨迹5进行超声切削，蜂窝芯沉槽结构1内部材料以带状或者块状切屑形态去除，从而完成该层蜂窝芯沉槽结构1内部材料切削，循环此过程直至其余蜂窝芯沉槽结构1内部材料去除；

S4、蜂窝芯沉槽结构1底面精加工：使用所述圆片刀8超声对剩余加工余量进行逐层片除，得到高质量的蜂窝芯沉槽结构1底面，从而完成蜂窝芯沉槽结构1的加工。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。