一种u型腔薄壁缘条类结构钛合金零件的数控加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控加工技术领域，特别是针对具有U型腔薄壁缘条类结构的飞机钛合金零件的数控加工技术。
【背景技术】
[0002]U型腔薄壁缘条类结构的零件是飞机钛合金零件中的一种典型结构，这类零件由于其加工过程中变形量大，往往难以保证其壁厚尺寸，导致零件出现尺寸超差现象，加工合格率低。
[0003]对于具有U型腔薄壁缘条类结构钛合金零件的加工，传统加工方法是使用镶有硬质合金条的大直径刀具，采用层降式加工策略，进行U型腔的粗精加工，采用此种加工方式，由于钛合金材料的固有特性，加工过程中刀具切削力大，释放出大量的切削热，积聚的内应力极易导致零件产生变形。其次，切削过程中刀具承受的切削力很大，造成加工过程中产生刀具颤动、让刀甚至断裂等情况，加工尺寸精度无法保证。再次，采用传统的刀具切削速度低，切削量小，零件加工效率低下，且产品质量不够稳定。
【发明内容】
[0004]本申请的目的在于提供一种针对U型腔薄壁缘条类结构钛合金零件的数控加工方法。该方法为具有此种结构钛合金零件的加工拓展了新思路，实现了该类零件的数控高效精密加工。
[0005]一种U型腔薄壁缘条类结构钛合金零件的数控加工方法，其特征在于加工步骤如下:
[0006]I)根据U型腔槽宽及槽深选取适当直径和悬伸的平底钻，步距宽度按平底钻直径的70%?75%规划，以插钻的加工方式贯穿整个缘条长度方向，粗加工U型腔内大部分机加余量；
[0007]2)再采用长刃方肩铣刀，以剥皮式加工方式，分别对U型腔的两侧内壁进行半精加工铣削，将内侧壁上插钻留有的锯齿状残余铣平；
[0008]3)最后采用整体硬质合金刀具进行腹板及侧壁内外形的精加工，在加工侧壁内外形时，采用台阶支撑铣削的加工方式。
[0009]上述加工方法的有益效果在于:1)平底钻在插钻时获得较高的稳定性，且不会在型腔中留下材料芯残余，在步距宽度按70%?75%规划范围内可以使材料去除率最大化，采用插钻对于该类钛合金材料零件来说是一个效率很高的粗加工方式，相比于传统层降式加工，插钻可以将加工周期缩短至近40%，使加工效率得到较大的提升。插钻时，主切削力沿着主轴轴线方向，径向切削分力很小，对机床主轴和刀具的刚性要求相对较低，而且槽腔越深，此种加工方式的优点也越明显，另外注意，插钻时必须使用机床内部冷却液供给，以确保充分排肩和冷却作用。2)加工侧壁采用剥皮式加工方式，刀具的主偏角会在进给方向产生径向力，底平面将不会受到较高的轴向压力作用，非常适合铣削薄腹板零件，但是需要注意的是，加工侧壁时应至少留有2?3mm左右精加工余量，防止侧壁由于受到不小的径向切削力压迫而产生变形，影响后续零件的精加工。3)采用台阶支撑铣削的加工方式进行侧壁的精加工，为加工部位提供最大的支撑，将加工过程中的振颤降至最低，加工稳定性得到了明显的改善。4)本发明解决了采用传统加工方法加工U型腔薄壁缘条类结构钛合金零件加工效率低、质量差的缺陷，以更优化、更合理的加工方式，获取更高的加工效率和加工质量。
[0010]以下结合实例附图对该申请作进一步详细描述。
【附图说明】
[0011]图1为U型腔薄壁缘条类钛合金零件结构示意图
[0012]图2为U型腔插钻粗加工刀轨示意图
[0013]图3为半精加工侧壁剥皮式刀轨示意图
[0014]图4为精加工侧壁台阶支撑式刀轨示意图
[0015]图中编号说明:I零件、2插钻走刀轨迹、3锯齿状残余、4长刃方肩铣刀、5零件侧壁加工余量
【具体实施方式】
[0016]本实施例是用于某飞机上具有U型腔薄壁缘条类结构零件的加工，零件I的材料为TC18钛合金难加工材料，长度2000mm，U型腔深75mm，侧壁及腹板厚度1.5mm，槽宽为Φ59πιιη0
[0017]若采用传统加工方法来加工零件1，不但加工效率低，而且加工质量很不稳定。而采用新的加工方法加工零件1，完全可以避免以上问题。
[0018]采用本申请的技术方案进行加工:首先，根据U型腔槽宽及槽深选取?55X85mm规格的平底钻，步距宽为41.25mm(75% X刀径Φ55)，插钻加工零件U型腔，去除型腔内大部分机加余量，如图2所示。
[0019]其次，采用Φ40Χ90πιπι长刃方肩铣刀4，采用剥皮式加工方式沿零件两侧内侧壁的走刀轨迹，去除零件两侧内侧壁的锯齿状残余3进行U型腔侧壁的半精加工，如图3所不O
[0020]最后，采用Φ20X80mm整体硬质合金刀具，完成腹板精加工，再采用台阶支撑铣削的加工方式进行精加工，对零件侧壁加工余量5进行去除，走刀方式如图4所示。
【主权项】
1.一种U型腔薄壁缘条类结构钛合金零件的数控加工方法，其特征在于加工步骤如下: 1)根据U型腔槽宽及槽深选取适当直径和悬伸的平底钻，步距宽度按平底钻直径的70%?75%规划，以插钻的加工方式贯穿整个缘条长度方向，粗加工U型腔内大部分机加余量; 2)采用长刃方肩铣刀，以剥皮式加工方式，分别对U型腔的两侧内壁进行半精加工铣肖IJ，将步骤I)粗加工时内侧壁上插钻留有的锯齿状残余铣平； 3)采用整体硬质合金刀具对零件的腹板及侧壁内外加工余量进行精加工，在加工侧壁内外形时，采用台阶支撑铣削的加工方式。
【专利摘要】一种U型腔薄壁缘条类结构钛合金零件的数控加工方法，根据U型腔槽宽及槽深选取适当直径和悬伸的平底钻，以插钻的加工方式粗加工U型腔内大部分机加余量，采用长刃方肩铣刀，以剥皮式加工方式对U型腔的两侧内壁进行半精加工铣削，采用整体硬质合金刀具对零件的腹板及侧壁内外加工余量进行精加工，在加工侧壁内外形时，采用台阶支撑铣削的加工方式。
【IPC分类】B23P15-00
【公开号】CN104741877
【申请号】CN201510155508
【发明人】纪鹏, 徐冰, 李雯佳, 张鹏, 谭良毅
【申请人】中航飞机股份有限公司西安飞机分公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月2日