一种圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航空航天领域数控加工技术，具体涉及一种圆弧区域车加工表面粗糙 度控制方法。
【背景技术】
[0002] 零件转角圆弧区域车加工历来是制造领域的瓶颈之一，传统的加工策略缺少必要 的加工参数确定手段，人为的采用试切的方式，逐步调整加工参数配比，逼近加工的最优 值，而且通常情况下转角与衔接部位加工余量相同，由一条加工程序确定，转角部位的粗糙 度值由相邻区域保证；
[0003] 这种方式调试时间长，调试效果不理想，实际检测结果表明，转角处粗糙度值远高 于相邻平面，且经常会存在振纹和沟痕的现象，为了满足粗糙度要求，不得不降低整体的加 工进给，增加刀轨层数，造成了大量的人力和物力的浪费，却并没有显著的提高转角处的粗 糙值，技术指标处于不可控状态。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提出一种圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法，以 达到在保障加工效率的同时，实现加工过程有效化、标准化和规范化的目的。
[0005] -种圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1、根据加工区域转角半径、刀具圆角和目标粗糙度的最大峰谷值，获得加工 时的进给速度；
[0007] 步骤2、确定加工轨迹；
[0008] 具体为：采用交替变换进刀方向的切削方式，以主切削刃加工为目标，确定加工轨 迹；
[0009] 步骤3、分配切削余量；
[0010] 具体为：根据刀具及零件的材料特性，以均衡加工过程的切削载荷为目标，设定主 副切削刃切削量配比；
[0011] 步骤4、根据确定的进给速度、加工轨迹和切削余量对被加工零件的圆弧区域进行 车加工。
[0012] 步骤2所述的确定加工轨迹，具体为：先由加工区域转角的一侧端面起始点加工 至转角的结束点，再由加工区域转角的另一侧端面起始点加工至转角的结束点，最后由加 工区域转角的一侧端面起始点沿加工区域端面加工至转角的另一侧端面结束点。
[0013] 所述的先由加工区域转角的一侧端面起始点加工至转角的结束点，该轨迹的加工 量为X;所述的由加工区域转角的另一侧端面起始点加工至转角的结束点，该轨迹的加工 量为
，其中，a表示总的加工余量，η表示主副切削刃切削量配比。
[0014] 本发明优点：
[0015] 本发明提出一种圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法，本方法打破了经验式的调 试方法，缩短了整个加工研制周期，解决了粗糙度指标不可达的技术难题，促进了小圆弧高 精度加工的技术突破，加工试验结果表明：表面光整度较高，沟痕和振纹等现象明显消除， 多次测量结果趋同，加工时间缩短，刀具磨损现象明显改善；该项技术可应用于各种类型零 件的圆弧区域加工中，具有较强的通用性和实用性。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明一种实施例的某钛合金零件局部示意图；
[0017] 图2为本发明一种实施例的圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法流程图；
[0018] 图3为本发明一种实施例的圆弧加工进给参数示意图；
[0019] 图4为本发明一种实施例的加工刀路轨迹示意图；
[0020] 图5为本发明一种实施例的加工区域余量分布图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
[0022] 本发明实施例中，某钛合金零件局部示意图如图1所示，左侧转角处技术要求为 尺寸值R 1. 25,粗糙度值RaO. 8,切削量0. 5mm，按照本发明方法，确定零件的加工程序；
[0023] 本发明实施例中，圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法，方法流程图如图2所示， 包括以下步骤：
[0024] 步骤1、根据加工区域转角半径、刀具圆角和目标粗糙度的最大峰谷值，获得加工 时的进给速度；
[0025] 本发明实施例中，如图3所示，通过对圆弧刃车刀切削圆弧时的理论模型进行分 析，得出加工过程中加工区域转角半径R、刀具圆角r、进给fn对粗糙参数h的影响，实现经 验数据向理论计算数据的转变；
[0026] 获得进给量的公式如下：
[0028] 其中，h表示目标粗糙度的最大峰谷值，R表示加工区域转角半径，r表示刀具圆角 半径，fn表示进给量；本发明实施例中，利用标准样块得出Ra与h的关系，当Ra = 0. 8时， h = 4. 2955;已知h = 4. 2955,转角R= 1.25,加工刀具圆角r = 0.8,带入公式（1)可得 fn = 0. 09mm ；
[0029] 步骤2、确定加工轨迹；
[0030] 依据金属切削理论"主切削刃加工"的原则，采用交替变换进刀方向的切削方式， 充分发挥两个主切削方向的作用，减小副切削方向的位移和拖刀现象的发生；具体为：先 由加工区域转角的一侧端面起始点加工至转角的结束点，再由加工区域转角的另一侧端面 起始点加工至转角的结束点，最后由加工区域转角的一侧端面起始点沿加工区域端面加工 至转角的另一侧端面结束点；
[0031] 本发明实施例中，加工轨迹如图4所示，加工过程依次为上壁、侧壁及全部区域， 图示中为转角区域3条加工刀轨，加工顺序①至③；加工过程充分利用刀具的主切削方向， 保障加工过程的平稳性；①、②刀轨均在加工过转角的对称中心处后退出，保障两条刀轨间 的重叠。
[0032] 步骤3、分配切削余量；
[0033] 具体为：根据刀具及零件的材料特性，以均衡加工过程的切削载荷为目标，设定主 副切削刃切削量配比；
[0034] 所述的先由加工区域转角的一侧端面起始点加工至转角的结束点，该轨迹的加工 量为X;所述的由加工区域转角的另一侧端面起始点加工至转角的结束点，该轨迹的加工 量为
-，其中，a表示总的加工余量，η表示主副切削刃切削量配比；
[0035] 本发明实施例中，如图5所示，图中（1)~（3)区域为实际加工过程中余量的分配 方式；加工方向：⑴区域由左向右；（2)区域由下及上，⑶区域为由左向右，随后由上向 下；已知零件总切削量为0. 5mm，为保证最后一次加工时刀具的平稳性，依据刀具及零件的 材料特性，确定加工时主切削刃及副切削刃切深间的关系为3 : 1;因此确定区域（3)侧壁 切削量为〇· 1mm，上壁切削量为0· 3mm ;推导得出区域（2)侧壁切削量为0· 4臟，区域（1)上 壁切削量为〇. 2mm ;
[0036] 步骤4、根据确定的进给速度、加工轨迹和切削余量对被加工零件的圆弧区域进行 车加工。
[0037] 以均衡切削力为衡量指标，采用非等余量的加工方式代替等余量加工，合理匹配 主副切削刃切削量配比（比例关系与刀具及零件的材料特性相关），保证转角加工时切削 力的平稳过渡，采用Taylor检测仪，对零件进行多次测量，转角处粗糙度均满足加工要求。
【主权项】
1. 一种圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1、根据加工区域转角半径、刀具圆角和目标粗糙度的最大峰谷值，获得加工时的 进给速度； 步骤2、确定加工轨迹； 具体为：采用交替变换进刀方向的切削方式，以主切削刃加工为目标，确定加工轨迹； 步骤3、分配切削余量； 具体为：根据刀具及零件的材料特性，以均衡加工过程的切削载荷为目标，设定主副切 削刃切削量配比； 步骤4、根据确定的进给速度、加工轨迹和切削余量对被加工零件的圆弧区域进行车加 工。2. 根据权利要求1所述的圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法，其特征在于，步骤2所 述的确定加工轨迹，具体为：先由加工区域转角的一侧端面起始点加工至转角的结束点，再 由加工区域转角的另一侧端面起始点加工至转角的结束点，最后由加工区域转角的一侧端 面起始点沿加工区域端面加工至转角的另一侧端面结束点。3. 根据权利要求2所述的圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法，其特征在于，所述的 先由加工区域转角的一侧端面起始点加工至转角的结束点，该轨迹的加工量为X ;所述的由加工区域转角的另一侧端面起始点加工至转角的结束点，该轨迹的加工量为 其中，a表示总的加工余量，η表示主副切削刃切削量配比。
【专利摘要】本发明一种圆弧区域车加工表面粗糙度控制方法，属于航空航天领域数控加工技术，本发明采用交替变换进刀方向的切削方式，以主切削刃加工为目标，确定加工轨迹，根据刀具及零件的材料特性，以均衡加工过程的切削载荷为目标，设定主副切削刃切削量配比，该方法打破了经验式的调试方法，缩短了整个加工研制周期，解决了粗糙度指标不可达的技术难题，促进了小圆弧高精度加工的技术突破，加工试验结果表明：表面光整度较高，沟痕和振纹等现象明显消除，多次测量结果趋同，加工时间缩短，刀具磨损现象明显改善；该项技术可应用于各种类型零件的圆弧区域加工中，具有较强的通用性和实用性。
【IPC分类】G05B17/02, B23B1/00
【公开号】CN105268998
【申请号】CN201510713512
【发明人】付龙, 张森棠, 赵恒 , 高阳
【申请人】沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月28日