一种精密结构件残余应力和加工变形控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精密结构件金属切削加工领域，特别是一种精密结构件残余应力和加工变形控制方法。
【背景技术】
[0002]随着光电武器装备向轻量化、智能化方向的发展，大量采用薄壁结构件，这类零件大都具有结构复杂、形状特异、薄壁、精度要求高等特点，且一般为整机或部件的关键件或重要件。这类零件在加工过程中极易产生变形，在造成零件加工不合格众多因素中，40%?60%是由零件的加工变形引起的。高精度结构件加工变形，已成为型号装备、国家“高新工程”和公司重点产品制造技术中影响加工精度和加工质量的关键因素，是制约型号装备研制，型号装备批生产的重大瓶颈问题。
[0003]研究表明，影响结构件加工变形的主要成因:毛坯件残余应力的释放、切削力、切削热。结构件的最终变形是各种残余应力叠加后的结果，其中残余应力是变形的最重要因素。高速加工能够使切削力大幅度降低，切削热减少，可有效减少新的残余应力产生，但它不能降低加工变形的最重要因素一一毛坯件残余应力，它只影响初始残余应力的释放和重新分布，对控制变形有限。
[0004]残余应力是结构件加工变形的根源，如果能够有效降低或均匀释放毛坯件残余应力水平，必将大大降低工件的变形潜能，控制加工变形。应力分割槽是一种操作容易、能够有效均匀释放残余应力，避免应力集中，控制加工变形，稳定尺寸精度和形位精度的方法。
[0005]仅采用高速加工方法，零件变形量一般在:1.5?3mm ;采用应力分割槽，不在高速加工状态，零件变形量一般在?1.5mm，不能满足精加工的要求。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是要解决单纯采用高速加工方法，或采用应力分割槽，不在高速加工状态下加工的方法，精密结构件加工变形大，工序多，生产周期长，工艺不稳定的问题，而提供一种精密结构件残余应力和加工变形控制方法。
[0007]为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的:
一种精密结构件残余应力和加工变形控制方法，包括以下步骤:
1)在精密结构件正面距周边8?1mm加工出应力分隔槽，槽宽为10?16mm，槽深度为到成品尺寸0.5mm余量，切削参数:
转速:6000 ?8000 r/min,
进给量:400 ?600 mm/min,
切削深度:1?1.5 mm，
刀具:硬质合金刀具；
2)重复步骤I)在精密结构件背面加工出应力分割槽；
3)将上述正反面均加工出应力分隔槽的精密结构件进行时效处理； 4)将时效处理后的精密结构件送入高速加工中心进行精加工平面即得，切削参数: 转速:10000 ?12000 r/min，
进给量:600 ?800 mm/min,
切削深度:0.2?0.5謹，
刀具:硬质合金刀具。
[0008]本发明通过引入应力分割槽，把高速加工与应力分割槽有效结合，应力分割槽均匀释放了毛坯件原有残余应力，高速加工又减少了加工残余应力引入，抑制了残余应力的逐步积累，从而可获得了加工变形小、无应力集中的长寿命结构件。
[0009]与现有技术相比，本发明精密结构件加工变形控制在0.015mm以内，减少了多次热校平和热时效工艺，生产周期缩短25%，减轻了操作工劳动强度，零件质量一致性好，解决了光电型号装备精密结构件质量、高效率和高可靠性切削加工瓶颈问题。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的流程图；
图2为本发明一种实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0012]如图1所示的一种精密结构件残余应力和加工变形控制方法，包括以下步骤:
1)在精密结构件正面距周边8?1mm加工出应力分隔槽，槽宽为10?16mm，槽深度为到成品尺寸0.5mm余量，切削参数:
转速:6000 ?8000 r/min,
进给量:400 ?600 mm/min,
切削深度:1?1.5 mm，
刀具:硬质合金刀具；
2)重复步骤I)在精密结构件背面加工出应力分割槽；
3)将上述正反面均加工出应力分隔槽的精密结构件进行时效处理；
4)将时效处理后的精密结构件送入高速加工中心进行精加工平面即得，切削参数: 转速:10000 ?12000 r/min，
进给量:600 ?800 mm/min,
切削深度:0.2?0.5謹，
刀具:硬质合金刀具。
[0013]如图2所示，对薄壁板类零件I进行加工，首先在零件I正面沿零件I四周加工出应力分割槽2，应力分割槽2距周边8mm，宽10mm，深度留到成品尺寸0.5mm余量；再在零件I背面也加工出同样的应力分割槽2，时效处理后，精加工零件I平面，对有方窗的薄壁板类零件I，沿方窗四周留0.5 mm余量加工出应力分割槽2。
[0014]通过上述措施，有效全面均化或降低了毛坯中的残余应力，避免了应力集中，达到了控制或消除高精度薄壁板零件I加工变形。
[0015]本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种精密结构件残余应力和加工变形控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)在精密结构件正面距周边8?1mm加工出应力分隔槽，槽宽为10?16mm，槽深度为到成品尺寸0.5mm余量，切削参数: 转速:6000 ?8000 r/min, 进给量:400 ?600 mm/min , 切削深度:1?1.5 mm， 刀具:硬质合金刀具； 2)重复步骤I)在精密结构件背面加工出应力分割槽； 3)将上述正反面均加工出应力分隔槽的精密结构件进行时效处理； 4)将时效处理后的精密结构件送入高速加工中心进行精加工平面即得，切削参数: 转速:10000 ?12000 r/min， 进给量:600 ?800 mm/min, 切削深度:0.2?0.5謹， 刀具:硬质合金刀具。
【专利摘要】本发明公开了一种精密结构件残余应力和加工变形控制方法，包括以下步骤：1）在精密结构件正面距周边8～10mm加工出应力分隔槽，槽宽为10～16mm，槽深度为到成品尺寸0.5mm余量；2）重复步骤1）在精密结构件背面加工出应力分割槽；3）将上述正反面均加工出应力分隔槽的精密结构件进行时效处理；4）将时效处理后的精密结构件送入高速加工中心进行精加工平面即得。与现有技术相比，本发明精密结构件加工变形控制在0.015mm以内，减少了多次热校平和时效工艺，生产周期缩短25%，减轻了操作工劳动强度，零件质量一致性好，解决了光电型号装备精密结构件质量、高效率和高可靠性切削加工瓶颈问题。
【IPC分类】B23P15/00
【公开号】CN105598635
【申请号】CN201410683778
【发明人】王三民, 许广涛, 张燕春, 浮德民, 吕玉梅, 王明华, 李巧云, 孙俊霞, 睢德彩, 陈波
【申请人】河南平原光电有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年11月25日