一种长悬臂辐板结构零件数控加工变形控制方法与流程

本发明涉及航空发动机制造领域，具体说是一种长悬臂辐板结构零件数控加工方法。

背景技术：

某型号机的辐板悬深达200mm，壁薄3mm且带有1.5mm厚异型薄壁深腔，最大外径尺寸960mm，高300mm，整体结构呈现弱刚性，车加工盘体辐板时零件变形较大和表面质量差。传统针对该类结构零件辐板的加工，辐板处采用四点支撑方式,支撑效果差，在加工切削变形较大,振颤严重,为减少变形通常采用较小的切削量及参数控制的加工策略,加工后的零件表面质量和几何精度仍无法满足设计要求，需要通过后续手工抛光来满足设计要求，但由于人工操作不仅效率低，而且合格率很低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种加工方法，通过采用长悬臂辐板的随形支撑定位方法,根据刚性强弱部位确立加工区域划分方法及加工策略,选择最优的切削参数、车削工艺路线和走刀轨迹控制辐板车削变形，加工出了满足且优于设计要求零件。具体技术方案如下：

一种长悬臂辐板结构零件数控加工变形控制方法，按以下步骤进行：

1)确立定位装夹方式：在辐板内孔端面处采用随型支撑方式,用压盖在辐板端面压紧，控制加工振动；外圆凹槽处设置辅助支撑环及一体式反钩的压紧方式,实现压紧面与支撑面相对应，控制压紧变形；

2)规划加工路线：安排多次梯度余量的车削路线逐次消除切削应力产生的变形；在其它型面去材料车削前进行去除辐板部位材料阶段，使去除薄弱辐板材料时零件有足够刚性；精加工辐板在所有型面加工完以后进行；

3)加工辐板切削区域划分及余量确定：根据辐板刚性强弱部位划分不同加工区域，针对不同切削区域采用非均匀余量切削，增强零件刚性；

4)选择合适的刀具：根据加工区域，选择加工刀具，在开敞较好的区域选择机加偏刀菱形刀片，较少切削力；在转接圆角处选择非标角度刀具，所述非标角度刀具的倾斜角度确定方法是：

根据刀具在加工过程中受力状态分析，保证加工过程中该刀具所承受的径向力最小，确定非标角度刀具的倾斜角度；

5)生成数控刀具轨迹

利用UGCAM编程软件在选定的切削区域建立并生成刀具轨迹；

6)加工零件。

本发明的优点：通过该项技术加工出的零件几何尺寸和表面质量满足设计要求，由于零件表面质量满足设计要求，减少零件后续抛光工作量。

附图说明

图1：零件结构示意图

图2：零件装夹定位原理图

图3：加工区域划分及余量分布图

图4：刀具及受力分析图

图5：走刀轨迹图

具体实施方式

下面结合附图具体说明本发明，如图1-图5所示，本发明技术用于加工直径960mm，辐板悬深长200mm，壁厚3mm盘件见图1具体操作步骤如下：

步骤1：按图2所示进行零件的定位装夹，由反钩压板4和定位块5将安装边底部进行反钩的压紧，叶肩处增加辅助支撑环带6，支撑环带6上方是柔性胶垫，下部是刚性支撑块，该刚性支撑块设有调整装置，可上下移动，以便调整支撑力；该支撑方式不仅能减小加工时工件的震颤，还能通过两种方式的配合，调节安装边底部8所承受的压紧力；

辐板内孔3端面处采用随型支撑方式，包括上方的柔性垫片及下方在弹簧驱动下的支撑7，辐板内孔3上端面的压盖9由螺母10压紧；

步骤2：加工工艺路线：粗车辐板--粗车其余型面--半精车辐板---半精车其余型面---细车辐板---细车其余型面---精车其余型面---精车辐板。该工艺路线的特点是：安排多次梯度余量的车削路线逐次消除切削应力产生的变形；去除辐板部位材料阶段要保证在其它型面去材料车削前，使去除薄弱辐板材料时零件有足够刚性；精加工辐板在最后所有型面加工完，避免车其它型面对辐板产生的加工变形。

步骤3：按图3划分辐板型面与辐板与安装板转接2个加工区域，在A、B区域采取分层沿型顺序切削方式见图5，精加工时留0.5mm余量进行单向轮廓分层切削，在转角处精加工留3mm进行分层切削。

步骤4：刀具选择按图4，选取2把刀具进行加工，在A区域选用机加偏刀35度R0.8菱形刀片，在B区域选用45度R4非标球刀，刀片表面为TiAlN涂层。刀具选择的方法是：根据加工区域，选择加工刀具，在开敞较好的区域尽量选择机加偏刀菱形刀片，较少切削力见图4刀具1；在转接圆角处选择非标角度刀具见图4刀具2，采用切削分析，选用的槽刀刀板薄，最大厚度仅为4mm对径向力的耐受程度较小，将刀具在加工过程中受力状态分析清楚，以保证加工过程中该刀具所承受的径向力最小，同时还要从切削参数的选用方面考虑到槽刀片的耐用度大小，刀具示意图及进给方向受力分析见图4。

步骤5：生成数控刀具轨迹：利用UGCAM编程软件的车削功能，在选定的切削区域中建立并生成刀具轨迹见图5与数控程序：如下：

CR_CHANG(1)

HD＝"GHFUR25-4-01393" TL＝0

TL_CHANG

N0005 G54

N0010 ；CXT

N0015 ；ZBX

N0020 ；ZBXFC

N0025 DIAMOF

N0030 G18 D1

N0035 G96 S40 M03 M08

N0040 G01 G90 X100. Z250. F200.

N0045 Z-130.

N0050 X108.429 Z-152.34 F10.

N0055 G02 X112.429 Z-156.34 CR＝4. F.3

N0060 G01 X123.928

N0065 G03 X126.928 Z-157.144 CR＝6.

N0070 G01 X135.154 Z-161.893

N0075 G02 X144.001 Z-164.304 CR＝18.

N0080 G01 X248.622 Z-165.193

N0085 G02 X264.364 Z-156.194 CR＝18.

N0090 G01 X263.844 Z-155.894

N0095 X263.395 Z-155.772 F10.

N0100 X260.749 Z-128.769

N0105 G03 X265.18 Z-132.286 CR＝4. F.3

N0110 G01 X266.658 Z-145.137

N0115 G03 X264.364 Z-156.194 CR＝18.

N0120 G01 X263.844 Z-155.894

步骤6：结合加工试验确定切削参数，采用恒线速度，变主轴转速方式加工，恒线速度方式加工有利于保证车刀在零件余量均匀的条件下，沿轮廓切削的稳定性，使得刀具的切削阻力大为减少，减小切削振动。粗车、半精车、细车加工切削参数为：线速度Vc＝40m/m in，每转进给量fn＝0.15mm/r，每层切深0.3mm；精车加工切削参数为：线速度Vc＝50m/min，每层切深0.15mm，每转进给量fn＝0.2mm/r。

本实施例仅仅是根据本发明总体思想的一个体现，保护范围并不受此实施例的限制。