一种利用普通数控铣床设备进行高精度薄壁零件的加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及零件的加工领域，特别是一种利用普通数控锐床设备进行高精度薄壁 零件的加工方法。
【背景技术】
[0002] 随着武器装备向轻量化、智能化方向的发展，产品大量采用薄壁结构件，运类零件 大都具有结构复杂、形状特异、薄壁（壁厚小于或等于3mm)、刚性差、精度要求高（垂直度 0.005mm、同轴度Φ 0.005mm)等特点。采用传统的加工方式，产生的切削力较大，加工应力使 薄壁高精度零件产生较大的变形，导致最终生产出的产品很难达到设计要求。目前解决薄 壁高精度零件的切削变形和减小加工误差的方法中，利用高速切削方法是重要手段。但高 速切削的必备硬件较多，与传统数控机床相比高速切削机床在结构上必须具有较高的硬件 配置、适应的刀具系统和专用的加工程序等必备条件。如何解决薄壁高精度零件切削变形、 减少加工误差，尤其是解决基于普通数控锐床设备上薄壁高精度零件切削变形、减少加工 误差。通过对普通数控锐床设备加工薄壁高精度零件应力变形量的定量分析，借鉴高速切 削方法原理，从中找出在普通数控锐床设备上加工该类零件有效的加工方法，为今后此类 零件的加工提供重要的方法参考和依据。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种利用普通数控锐床设备进行高精度薄壁零件的加工方 法。该方是通过使用普通数控锐床设备和普通加工刀具，引用高速切削方法的理念，采用较 高切削速度、较大进给量、较小吃刀深度进行分层加工的亚高速切削方法，W减小切削力、 切削热和切削振动的产生，从而解决薄壁高精度零件切削变形，减少加工误差的产生，保证 零件的加工精度并提高生产效率。
[0004] 本发明的目的是运样实现的，一种利用普通数控锐床设备进行高精度薄壁零件的 加工方法，其特征是:它包括如下步骤： 步骤1)薄壁零件粗加工，采用锐削方式粗加工薄壁零件，各面留加工余量0.5mm; 步骤2)热处理去加工应力，将步骤1)粗加工后的薄壁零件进行加热，加热溫度为140± l〇°C、保溫5~化，空冷到室溫； 步骤3)精加工基准面，将步骤2)热处理后的薄壁零件采用锐削及研磨方式加工基准 面，保证与夹具接触的基准面平面度0.002mm，定位内孔基准面的垂直度0.01mm及尺寸Φ 88 +0.03+0.02; 步骤4)在普通数控锐床设备上对步骤3)精加工基准面后的薄壁零件进行精加工，保证 薄壁零件的精度至IT6~IT7级;数控加工时采用亚高速切削方法对薄壁零件进行精加工。 [000引步骤5)对步骤4)精加工后的薄壁零件进行真空热处理。
[0006]所述步骤1)的粗加工阶段，选择高速钢锐刀，直径〇40mm，切削速度分别为25 m/ min ~35m/min、进给量 0.25mm/;r、切削深度 1 mm ~3mm。
[0007] 所述步骤3)精加工基准面阶段，选择硬质合金端锐刀直径Φ 14mm，切削速度 600mm/min、进给量 0.25mm/;r、吃刀深度0.1mm~0.3mm。
[0008] 所述步骤4)精加工阶段中，所采用亚高速切削方法是：选择YG类硬质合金刀具 IS0K10 ~K20 直径为 〇12111111、〇8111111，加工时的转速为2500'/111111~6000'/111111，进给量为 lOOOmm/min~3000mm/min，切削深度0.1mm~0.3mm，锐刀轴向切深。mm,数控时重复调用 上述参数进行分层加工； 所述步骤5)真空热处理包括Ξ个阶段:第一阶段是:升溫到450°C，保溫时间为化，退火 再结晶热处理，改善切削性能;第二阶段是:升溫到300°C，保溫时间为比，时效处理，消除加 工应力；第Ξ阶段是：降溫到-50°C，保溫时间为化，升溫到90°C，保溫时间为化，消除加工 应力并稳定加工尺寸。
[0009] 所述步骤2)热处理去应力为人工时效。
[0010] 本发明的有益效果是薄壁高精度零件在普通数控锐床设备上加工的加工方法。通 过粗加工、人工时效、精加工及采用亚高速切削方法和真空热处理步骤解决了薄壁高精度 零件加工变形的难题，采用该方法成功加工同轴度Φ0.005mm、平行度0.015mm、垂直度 0.005mm、壁厚为3mm的薄壁高精度零件，满足了该类高精度零件的加工要求。
[00·Μ]本发明的优点是： 1、本发明通过亚高速切削方法，突破了传统设备使用观念，设备使用转速普遍提高40% W上，设备功效得到极大提高，有效降低切削力、减小零件变形、刀具磨损少、使用寿命长、 切削效率大大提高;通过分层加工实现了切削载荷恒定；适用范围广泛，无需价格昂贵的 高速加工设备和高速刀具系统。亚高速加工所使用的机床为一般数控机床，加工时的转速 为25001'/111；[]1~60001'/111；[]1，进给量为1000111111/111；[]1~3000111111/111；[]1，大多数数控设备可^达到。
[0012] 2、本发明降低了切削热、切削力和零件变形量。亚高速切削加工时，由于切削速度 较高，切屑W很高的速度排出，带走了80% W上的切削热，传给工件的热量很少，减少了工 件的内应力和热变形，提高加工精度。同时采用了真空热处理消除加工应力并稳定加工尺 寸，使得加工后零件精度不发生变化。
[0013] 3、提高生产效率、加工质量。亚高速切削加工使用较大的进给率，比常规切削加工 提高3~5倍，单位时间材料切除率可提高2~4倍。当加工需要大量切除金属的零件时，可使 加工时间减少，降低了切削工时，生产率大大提高。
[0014] 4、简化了加工工艺流程。由于零件在加工时变形较小，减少了校平、设计专用工 装、专用压板等工艺步骤，减少了倒压板等辅助装夹时间。
【附图说明】
[0015] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明限定： 图1是本发明薄壁零件采用铸侣合金薄壁框架零件的主视的剖视图； 图2是图1的俯视图； 图3是零件装夹的示意图； 图4是A向视图及定位示意图； 图5是加工平面的刀具路径； 图6是加工孔的刀具路径。
[0016] 图中，1、铸侣合金薄壁框架零件；2、基准面D;3、压紧力；4、基准面A;5、圆弧进刀 点；6、首锐半圆轨迹;7、锐另外半圆轨迹;8、圆弧退刀点；9、圆孔中屯、；10、平面退刀点；11、 平面进刀点。
【具体实施方式】
[0017] 实施例1 一种利用普通数控锐床设备进行高精度薄壁零件的加工方法，包括如下步骤： 步骤1)薄壁零件粗加工，采用锐削方式粗加工薄壁零件，各面留加工余量0.5mm; 步骤2)热处理去加工应力，将步骤1)粗加工后的薄壁零件进行加热，加热溫度为140± l〇°C、保溫5~化，空冷到室溫； 步骤3)精加工基准面，将步骤2)热处理后的薄壁零件采用锐削及研磨方式加工基准 面，保证与夹具接触的基准面平面度0.002mm，定位内孔基准面的垂直度0.01mm及尺寸Φ 88 +0.03+0.02; 步骤4)在普通数控锐床设备上对步骤3)精加工基准面后的薄壁零件进行精加工，保证 薄壁零件的精度至IT6~IT7级;数控加工时采用亚高速切削方法对薄壁零件进行精加工； 步骤5)对步骤4)精加工后的薄壁零件进行真空热处理。
[0018] 本发明的亚高速加工方法是通过使用普通的数控设备、普通加工刀具，采用较高 切削速度、较大进给量、较小吃刀深度进行分层加工，W减小切削力、切削热和切削振动的 产生，运样消除零件切削过程中刀具引起的震动，提高加工精度，避开了零件与机床的共振 区域，避免了切削时的震动引起的零件变形。从而解决薄壁、板类零件变形，保证加工精度 并提高生产效率的方法。
[0019] 实施例2 一种利用普通数控锐床设备进行高精度薄壁零件的加工方法，包括如下步骤： 步骤1)薄壁零件粗加工，采用锐削方式粗加工薄壁零件，各面留加工余量0.5mm; 粗加工时，选择高速钢锐刀，直径Φ40πιπι，切削速度分别为25 m/min~35m/min、进给 量0.25mm/;r、切削深度1 mm~3mm。
[0020] 步骤2)热处理去加工应力，将步骤1)粗加工后的薄壁零件进行加热，加热溫度为 140 ± 10°C、保溫5~化，空冷到室溫;该热处理去应力为人工时效。
[0021] 步骤3)精加工基准面，将步骤2)热处理后的薄壁零件采用锐削及研磨方式加工基 准面，保证与夹具接触的基准面平面度0.002mm，定位内孔基准面的垂直度0.01mm及尺寸Φ 88+0.03 +0.02;精加工基准面时，选择硬质合金端锐刀直径Φ 14mm，切削速度600mm/min、 进给量〇.25mm/;r、吃刀深度0.1mm~0.3mm。
[0022] 步骤4)在普通数控锐床设备上对步骤3)精加工基准面后的薄壁零件进行精加工， 保证薄壁零件的精度至IT6~IT7级;数控加工时采用亚高速切削方法对薄壁零件进行精加 工； 所采用亚高速切削方法是:选择YG类硬质合金刀具IS0K10~K20直径为Φ 12mm、Φ 8mm， 加工时的转速为2500r/min~6000r/min，进给量为lOOOmm/min~3000mm/min，切削深度 0.1mm~0.3mm，锐刀轴向切深^ 3mm，数控时重复调用上述参数进行分层加工。
[0023] 步骤5)