一种薄形曲面零件的定位加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及零件加工技术领域，具体涉及一种薄形曲面零件的定位加工方法。
【背景技术】
[0002]在航空制造领域，大量接头、支座等铝合金零件采用曲面设计，零件整体外形曲面较多，甚至没有任何平面，这类定位基准模糊或无定位基准的零件加工通常采用较为繁琐的加工工艺及加工策略。
[0003]加工工艺过程一般采用分别对零件进行正反面加工的方式，正面加工时，除完整加工出零件单面形状外，也会采用基准传递的方法，在毛坯上选择位置加工出供另一面定位使用的基准。
[0004]加工策略通常采用先粗后精、细分层、往复精加工、慢走刀的加工策略。在机床和装夹方法的选择上依据数控机床的不同而不同，当使用三轴数控机床加工时，一般采用专用工装或使用压板、螺栓紧固的装夹方法进行多面单独装夹加工，即先完整的加工零件一面后，再将零件翻面装夹，通过上一工序在毛坯上预留的工艺平面与机床工作台接触定位，再通过上一工序在毛坯上加工的基准孔或基准边找正零件、建立坐标后，进行加工;使用四轴、五轴数控机床加工时，多采用虎钳一次性装夹加工，通过机床主轴或工作台的角度摆动来实现零件的多面加工。
[0005]此类零件自身定位基准模糊或完全无定位基准、零件厚度薄、刚性弱、金属去除量大，采用以上传统的数控加工工艺以及加工策略存在以下问题:
[0006](I)零件加工时间长、精度差，对于航空定位基准模糊类零件采用先粗后精、细分加工层、中速慢走刀的加工策略，无法避免多面加工时，因零件厚度减薄、刚性不断减弱而产生的震刀现象，并且加工效率较低，零件表面质量差;使用专用工装时，零件的位置精度受工装自身精度及操作人员装夹正确性的影响，质量难以稳定。
[0007](2)工艺过程繁琐，因零件自身无可使用的定位基准，所以采用三轴数控机床加工时，对于多面加工无法实现快速装夹定位，需反复调整位置进行拆装，装夹时间较长，工作量大，且装夹速度和正确性都受操作人员自身技能水平及经验的影响而变化，无法准确地对零件加工工时进行测量。
[0008](3)工艺设计及程序编制过程复杂，因零件自身无可使用的定位基准，所以采用三轴数控机床加工时，工艺编程人员需根据零件实际情况设计零件翻面所使用的工艺凸台及装夹区域，还需要根据零件实际情况及操作人员的实际操作能力设计基准传递形式，当零件设计出现改动，或出现类似件的时候，以上工作也需要重新进行，这些都加大了此类的零件的工艺、程序编制难度，耗时费力。
[0009](4)加工此类零件通常需制作专用的工装夹具或是使用四轴、五轴数控机床加工，加工成本较高，不适合批量加工。
[0010](5)航空材料昂贵，装夹部分材料浪费严重。
[0011](6)夹具通用性不强，零件规格和尺寸变化后需要重新制造工装，工装费用高、准备周期长。
【发明内容】
[0012]本发明提供了一种薄形曲面零件的定位加工方法，能够保证在零件的加工过程中，始终保持自身刚性处于最强状态，避免在加工过程中出现震动问题。
[0013]—种薄形曲面零件的定位加工方法，使用的坯料包括夹持部位、过渡部位和切削部位，加工前将夹持部位通过U型夹头固定在三轴数控机床的定位夹具上，所述三轴数控机床的加工坐标系原点处在定位夹具的旋转轴线上，具体加工过程包括:
[0014](I)加工切削部位的外轮廓；
[0015](2)采用在坯料厚度方向上一次性进刀，在坯料宽度方向上逐次进刀的方式加工切削部位的正面；
[0016](3)削薄过渡部位的正面；
[0017](4)绕定位夹具的旋转轴线翻转U型夹头180度，采用步骤(2)的进刀方式加工切削部位的反面；
[0018](5)削薄过渡部位的反面，直至过渡部位仅残留连接耳片；
[0019](6)切断连接耳片，获得加工成型的薄形曲面零件。
[0020]本发明提供的定位加工方法适用于小尺寸的薄形曲面零件，所述薄形曲面零件的尺寸范围在200mmX 120mmX 50mm以内。本发明中的加工还料，尺寸最大为长度，尺寸最小为厚度，中间者为宽度。
[0021]本发明提供的定位加工方法，采用先轴向后径向，轴向大切深、径向小切宽的往复加工策略，一次走刀即可直接加工出零件的最终表面，通过往复向内侧(靠近夹具的一侧为内侧，远离夹具的一侧为外侧)推进的进刀方法逐步加工成形。
[0022]本发明从零件刚性最弱的外侧逐步向靠近夹具的内侧加工，该策略省去了传统的粗加工、半精加工阶段，极大的提高了加工效率，而且可以保证多面加工时，零件始终保持自身刚性处于最强状态，避免了零件因自身刚性逐步减弱，而产生的震动问题，进而保证零件拥有较高质量的表面。
[0023]本发明使用三轴数控机床即可实现四轴、五轴数控机床的定轴加工功能，降低了加工成本，极大的简化了操作，规避了人为因素导致的风险。
[0024]本发明采用一次夹装，即可完成多工序的加工，保证加工基准的统一，避免多工序多次夹装对零件精度造成的影响。
[0025 ]作为优选，坯料宽度方向上每次进刀I?2mm。采用径向小切宽的方式进行加工，保证在加工过程中，零件自身刚性始终处于最强状态。
[0026]作为优选，固定坯料时，待加工的薄形区域所在的平面与定位夹具的旋转轴线平行。以保证加工完正面后，翻转定位夹具即可实现反面的加工。
[0027]作为优选，所述U型夹头的一侧带有工件夹持槽，槽壁上安装有工件锁紧螺钉，U型夹头的另一侧设有与定位夹具相配合的受夹定位件。
[0028]为了保证定位夹具绕其轴线翻转180度后，具有较高的精度，优选地，所述受夹定位件的布置方式为绕定位夹具旋转轴线180度旋转对称。
[0029]作为优选，步骤(2)中，过渡部位残留部分的厚度不小于已切削部位的最薄处。以保证在零件的加工过程中，过渡部位不会成为强度最薄弱的地方，影响零件的顺利加工。
[0030]本发明适用于薄形曲面零件的加工，优选地，薄形曲面零件中，薄形区域的厚度小于等于50mmo
[0031]本发明的有益效果如下:
[0032](I)本发明保证薄形曲面零件在加工过程中，始终保持自身刚性处于最强状态，避免弱刚性零件在加工过程中的震动问题，有效提高了薄壁类零件的表面质量。
[0033](2)本发明避免了因零件定位基准模糊而导致的反复装夹，不使用零件自身定位基准，一次装夹能够完成定位基准模糊类零件的全部加工内容，且重复装夹定位精确度高，大幅降低了装夹难度，缩短了装夹时间。
[0034](3)本发明工艺过程清晰、明确，加工策略清晰易于掌握，极大的简化了工艺人员的工艺、程序编制过程；
[0035](4)本发明采用非常规的高效加工策略，打破常规依次进行粗加工、半精加工、精加工的加工策略，采用大切深、往复走刀、零件最终表面一次加工成形的加工方法，提高了薄形零件的加工效率，极大的降低了加工时间。
[0036](5)本发明操作简单方便，不受操作人员自身技能水平影响，降低了装夹过程中，由于人为因素导致的风险。
[0037](6)本发明特别适合于多曲面、精度要求高、定位基准模糊、生产批量大的航空小尺寸零件的加工，且使用三轴数控机床即可实现传统四轴、五轴数控机床的定轴加工功能，降低了加工成本。
【附图说明】
[0038]图1a为本发明实施例加工的薄形曲面零件的结构示意图；
[0039]图1b为图1a中的A-A向剖面图；
[0040]图2为本发明中米用的还料的不意图；
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