专利名称：：一种异型接头类零件数控加工方法
技术领域：
：本发明涉及一些复杂结构、刚性较差的接头类零件，采用简单结构毛坯，实现复杂结构无应力加工工艺，尤其是应用于某机加力总管异型接头类零件制造，解决其无应力加工变形问题。
背景技术：
：加力总管上异型结构三通接头零件由于无铸造材料，且模锻分模困难，且不允许采用焊接结构的情况下，在研制周期短，采用自由锻毛坯制造该零件，采用普通加工和装夹方法，加工变形难以控制。具体问题是按设计基准先加工内型面，后加工外型面的方法，零件在加工过程中刚性极差，很难保证零件沿异型型面壁厚10+a2mm的要求，因此要解决零件加工变形问题，提出在毛坯上增加工艺夹头，先加工外型面，后加工内型面，外型面采用数控铣加工，内型面采用数控线切割的方法，以解决零件加工和装夹过程中的变形这一难题。
发明内容本发明的目的是解决难加工材料、异型结构三通接头刚性差加工装夹易变性问题，保证异型型面壁厚10《2mm的尺寸要求，零件结构如图1、2。技术方案在毛坯中预留工艺夹头，以解决零件装夹变形问题，采用先数控铣加工外型面，再数控线切割加工内型面的方法，以最大限度地提高零件加工过程中的刚性，消除加工应力。实现零件加工部位无应力变形，加工后的尺寸、形状满足设计要求。本发明提供了一种异型接头类零件数控加工方法，其特征在于采用零件毛坯预留工艺夹头，以解决零件装夹变形问题，采用先数控铣加工外型面，再数控线切割加工内型面。加工工艺路线如下自由锻一铣长方体一钳工划线一铣两平面一车工艺基准一车接头—铣外型面及焊接止口一车倒角一线切割内型槽一打磨重熔层一清洗一标印一检验。数控铣加工根据零件的结构特点，将三通接头外型面划分为以下几个部分，见图2。侧壁①上下外型②上部圆弧③转接圆弧④型槽⑤止口外壁⑥根部⑦工艺夹头⑧。按设计基准采用先加工内型面，后加工外型面的方法，零件在加工过程中刚性极差，如果采用常规的装夹办法，零件加工过程是在应力变形的条件下进行的，除去夹具后，零件加工部位由于应力产生变形，满足不了设计的尺寸要求。要解决零件加工后变形问题，只能使零件加工部位在无应力条件下进行，采用零件毛坯预留工艺夹头，先加工外型面，后加工内型面，采用数控加工和数控线切割的工艺方案，解决这一难题。技术解决方案1)采用零件毛坯预留工艺夹头；2)先加工外型面，后加工内型面；3)外型面采用数控铣加工的方法，应用虚拟仿真技术验证加工程序的正确性，采用工艺夹头装夹；4)内型面采用数控线切割的方法，采用工艺夹头装夹，实现零件加工部位在无应3力状态下进行加工，满足设计要求；5)合理选择零件数控铣加工和数控线切割的工艺参数；6)数控铣加工和数控线切割采用同一工件坐标原点，并严格控制坐标原点到异型型面圆弧中心的距离。l零件加工工艺性分析该零件结构复杂，为接头和异型构件的相贯结构。因异型构件和接头不同心，导致毛坯分模困难，不能同时保证两个结构的外部形状，且材料为难加工的GH625高温合金，给毛坯的模锻带来很大的困难。为縮短研制周期，在首台份毛坯采用自由锻件，所有的内外部形状皆由机械或电加工的方法完成。又异型构件的壁厚为10+"mm，在异型构件的两端有焊接止口，最小壁厚为0.7mm。零件刚性差，加工、装夹皆易变形，故必须采用合理的加工方案。本方案采用在毛坯中预留工艺夹头余量，先采用普通加工方法加工出工艺夹头和接头内孔，再数控铣加工外型面，最后采用数控线切割内型面的加工方案，在整个加工过程中，皆采用工艺夹头作为定位和装夹基准，巧妙地解决零件在加工和装夹过程中的变形问题。2零件数控铣加工工艺路线的制定数控铣加工根据零件的结构特点，将三通接头外型面划分为以下几个部分，见图2。侧壁①；上下外型②；上部圆弧③；转接圆弧④；型槽⑤；止口外壁⑥；根部⑦；工艺夹头⑧。根据零件为难加工的GH625材料，为减少零件加工过程中的残余应力和刀具磨损，将数控铣加工阶段划分为粗加工_半精加工_精加工，具体工艺路线如下粗铣两侧壁一粗铣上下型面一半精铣上下型面一精铣侧壁一精铣上下平面一精铣上部圆弧一精铣下部圆弧一精铣转接圆弧一精铣型槽一精铣止口外壁一清根。3刀具的选择和加工工艺参数的确定根据零件材料为难加工的高温合金，我们采用整体硬质合金刀具，T型刀采用高强度的M42高速钢刀具。在粗加工时，尽量采用大直径刀具、大切深、较低的转数和较小进给，以减少刀具的磨损；在半精加工时，选择刀具的直径尽量与加工的形状相匹配，使加工出的形状与零件的最终形状相类似，以保证给精加工预留的加工余量尽量均匀；精加工时，选择刀具的直径和转接R应与零件转接R相一致，保证零件的最终形状和转接R尺寸。切削参数的选取，根据刀具手册提供的切削参数，并进行试切削，最终确定切削参数。数控铣加工工艺参数见表1。表一数控铣外型面和焊接止口应用的程序刀具及切削参数<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>4数控线切割工艺方案的确定数控线切割采用工艺夹头作为零件定位和装夹基准，用v型块装夹，通过找正零件上相互垂直的两个表面上x、Y、2三个方向，达到零件加工精度要求后，方可进行线切割。线切割的走刀路线如图3，其加工工艺参数的选取通过工艺试验进行摸索，以保证加工过程中不断丝，加工后不变形为准。数控线切割采用工艺夹头定位，用V型块装夹，通过找正相互垂直的两个表面，线切割的走刀路线如图3，其加工工艺参数如表2。表2线切割内型槽加工条件参数<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本发明的优点采用工艺夹头装夹，先数控跣加工外型面，后数控线切割加工内型面的工艺方案，解决异型结构、刚性差的接头类零件加工变形问题，加工后的零件尺寸满足设计要求。图1为三通接头零件结构三维模型；图2为三通接头零件数控铣加工外型面三维模型；图3为三通接头零件数控线切割走刀路线。具体实施方式实施例1数控铣加工利用UG软件创建数控铣加3232序的零件三维模型，按照粗铣两侧壁一粗铣上下型面一半精铣上下型面一精铣侧壁一精铣上下平面一精铣上部圆弧一精铣下部圆弧一精铣转接圆弧一精铣型槽一精铣止口外壁一清根的加工工艺路线进行数控编程，选择四坐标立式加工中心设备，以工艺夹头作为零件定位和装夹基准，以接头圆柱端面旋转中心为工件坐标原点，在UG软件中，创建设备的三维模型，并将其导入到ERICUT模拟软件中，按照设备的功能，创建该设备的后置处理文件，将UGCAM中生成的加工程序，通过后置处理生成G代码格式，导入到VERICUT软件中，进行模拟仿真，以优化数控程序，防止碰撞现象发生。经仿真后的数控程序再上机床上进行试切削，以摸索切削参数。如粗铣侧壁，采用中①20R2的整体硬质合金立铣刀，转数S为700r/min，进给F为25mm/min，切削深度ap为lmm，加工后刀具磨损状态良好。半精铣上下型面，采用由O8R0.5的整体硬质合金立铣刀，转数S为800r/min，进给F为50mm/min，切削深度ap为0.5-lmm，主要是去除粗加工后不均匀的加工余量，使精加工的余量均匀，加工后刀具磨损状态良好。精铣止口外壁，在精铣型槽之后安排精铣止口外壁，主要是防止零件焊接止口的加工变形，采用由①8R0.5的整体硬质合金立铣刀，转数S为480r/min，进给F为25mm/min，切削深度op为0.5m，加工后刀具磨损状态良好，零件无变形。零件的数控线切割采用数控慢走丝设备，水介质冷却，以零件工艺夹头作为装夹定位基准，采用万能方法V型块装夹，以接头圆柱端面旋转中，凸为工件坐标原点，通过找正零件接头圆柱端面和外圆，确定坐标原点，通过找正零件异型型面上相互垂直的两个表面上X、Y、Z三个方向的跳动在0.Olmm以内，确定角向基准，按图3的走刀轨迹进行编程，加工参数从表2中所列的参数进行设定，在试加工中通过调整MAO和ON参数，来控制线切割过程中的断丝现象产生。表2线切割内型槽加工条件参数<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>电流为4A电压为24V按照表2中的加工参数加工的零件，其变形量满足零件加工精度的要求。权利要求一种异型接头类零件数控加工方法，三通接头外型面划分为以下几个部分侧壁①；上下外型②；上部圆弧③；转接圆弧④；型槽⑤；止口外壁⑥；根部⑦；工艺夹头⑧；其特征在于采用零件毛坯预留工艺夹头，解决零件装夹变形问题，采用先数控铣加工外型面，工艺路线如下粗铣两侧壁→粗铣上下型面→半精铣上下型面→精铣侧壁→精铣上下平面→精铣上部圆弧→精铣下部圆弧→精铣转接圆弧→精铣型槽→精铣止口外壁→清根，再数控线切割加工内型面。2.按照权利要求1所述一种异型接头类零件数控加工方法，其特征在于所述的数控铣加工外型面和数控线切割内型面都采用工艺夹头定位。3.按照权利要求1所述一种异型接头类零件数控加工方法，其特征在于所述的数控铣加工和数控线切割采用同一工件坐标原点。全文摘要一种异型接头类零件数控加工方法，三通接头外型面划分为以下几个部分侧壁①；上下外型②；上部圆弧③；转接圆弧④；型槽⑤；止口外壁⑥；根部⑦；工艺夹头⑧；其特征在于采用零件毛坯预留工艺夹头，以解决零件装夹变形问题，采用先数控铣加工外型面，再数控线切割加工内型面。本发明克服零件在加工过程中刚性极差，很难保证零件沿异型型面壁厚门的要求。可以应用于某机加力总管异型接头类零件制造，解决其无应力加工变形问题。文档编号B23P15/00GK101767264SQ20081019093公开日2010年7月7日申请日期2008年12月31日优先权日2008年12月31日发明者刘艳,张同,张森棠,李家永,赵昌辉,魏鉴梅申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司