一种转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法与流程

本发明属于航天航空领域数控加工技术，涉及一种转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法。

背景技术：

航空发动机零件存在加工难度大、表面质量难以有效控制、加工精度难以保证等问题，零件工艺方案的制定大多依赖于技术人员的经验，通过实物试制的方式进行零件加工验证，验证周期长、成本高。尤其是盘轴零件止口部位加工精度要求较高、加工难度大，严重影响了零件的交付质量。

表面粗糙度指标是盘轴零件止口部位的重要指标之一，以往的加工过程中通常忽略对表面粗糙度指标的控制，采用常规的加工方法，零件加工过程中存在振纹、毛面等加工缺陷，止口部位表面粗糙度指标无法满足设计要求，刀具磨损严重，导致盘轴零件存在加工成本居高不下，加工周期长，产品合格率较低等问题。到目前为止，尚没有公开的控制盘轴零件表面粗糙度指标的工艺方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法，以解决盘轴零件加工难度大、表面质量差、加工精度难以保证、刀具磨损严重等问题。

本发明提供一种转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法，包括如下步骤：

步骤1：应用理论公式计算进给量数值；

步骤2：确定刀具主切削刃和主切削方向；

步骤3：按照等余量切削方式，并根据待加工的转接圆弧位置规划第一刀的切削方向和切削轨迹；

步骤4：根据前一刀的切削轨迹，规划下一刀的切削轨迹，下一刀的切削轨迹与前一刀的切削轨迹的方向相反，直到去除全部余量，完成刀具切削轨迹规划；

步骤5：对规划完的刀具切削轨迹进行切削载荷分析，确定切削加工过程中切削载荷分布情况；

步骤6：根据切削载荷分布情况，依据黄金分割比例调整余量分布比例，获得修订后的刀具切削轨迹；

步骤7：重复步骤5和步骤6，直到切削载荷分布均匀，余量分布合理，规划出最优的刀具切削轨迹；

步骤8：根据规划出最优的刀具切削轨迹，对零件的转接圆弧进行切削加工。

在本发明的转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法中，所述步骤5具体为：

用仿真软件对规划完的刀具切削轨迹进行切削载荷分析，得到切削力分布图，根据切削力分布图中显示的切削加工过程中切削力的分布情况，找到切削轨迹上切削力波动较大的区域位置。

在本发明的转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法中，所述步骤6具体为：

依据黄金分割比例对待加工区域的加工余量分布进行修正，使切削力波动较大的区域位置和切削力波动较小的区域位置的余量分布满足黄金分割比例，以保证切削加工过程的平稳。

本发明的一种转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法，充分利用刀具主切削刃进行刀具轨迹规划，基于均衡切削载荷实现待加工区域的余量合理分布，有效控制零件加工缺陷，保证零件的表面粗糙度指标满足设计要求。采用本方法缩短了盘轴零件加工研制周期，促进了盘轴零件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，加工时间缩短，刀具磨损现象明显改善。

附图说明

图1是本发明的一种转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法的流程图；

图2是采用传统的同向进刀方式所规划的刀具切削轨迹；

图3是采用本发明的反向进刀方式所规划的刀具切削轨迹；

图4是等余量切削方式的余量分布示意图；

图5是本发明依据黄金分割比例调整后的余量分布示意图。

具体实施方式

本发明提出了交替反向进刀的刀具轨迹规划方法和基于均衡切削载荷的余量分配方法，对航空发动机盘轴等转接圆弧零件表面粗糙度指标进行有效控制，保证了零件加工精度，并提高零件加工表面质量和加工效率，降低刀具磨损。该方法可应用于各类型零件的加工表面粗糙度指标控制中，具有较强的通用性和实用性。下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明的一种转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法，包括如下步骤：

步骤1：应用理论公式计算进给量数值；

步骤2：确定刀具主切削刃和主切削方向；

图3是采用本发明的反向进刀方式所规划的刀具切削轨迹，其中主1、主2表示你两个主切方向，负1、负2表示两个负切方向。

步骤3：按照等余量切削方式，其余量分布如图4所示，并根据待加工的转接圆弧位置规划第一刀的切削方向和切削轨迹；

步骤4：根据前一刀的切削轨迹，规划下一刀的切削轨迹，下一刀的切削轨迹与前一刀的切削轨迹的方向相反，直到去除全部余量，完成刀具切削轨迹规划；

如图2所示为采用传统的同向进刀方式所规划的刀具切削轨迹，共走刀3次，每次的走刀轨迹相同。图3是采用本发明的反向进刀方式所规划的刀具切削轨迹，分别用1、2、3表示3次走刀轨迹，每次走刀轨迹与上一次走刀轨迹方向相反。

步骤5：对规划完的刀具切削轨迹进行切削载荷分析，确定切削加工过程中切削载荷分布情况，具体为：

用仿真软件对规划完的刀具切削轨迹进行切削载荷分析，得到切削力分布图，根据切削力分布图中显示的切削加工过程中切削力的分布情况，找到切削轨迹上切削力波动较大的区域位置。

步骤6：根据切削载荷分布情况，依据黄金分割比例调整余量分布比例，获得修订后的刀具切削轨迹，具体为：

依据黄金分割比例对待加工区域的加工余量分布进行修正，使切削力波动较大的区域位置和切削力波动较小的区域位置的余量分布满足黄金分割比例，以保证切削加工过程的平稳。

图5是依据黄金分割比例调整后的余量分布示意图，其中a表示切削力波动较小区域的余量，b表示过渡区余量，c表示切削力波动较小区域的余量。

步骤7：重复步骤5和步骤6，直到切削载荷分布均匀，余量分布合理，规划出最优的刀具切削轨迹；

步骤8：根据规划出最优的刀具切削轨迹，对零件的转接圆弧进行切削加工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明的一种转接圆弧零件表面粗糙度指标加工控制方法，提出了交替反向进刀的刀具轨迹规划方法和基于均衡切削载荷的余量分配方法，对航空发动机盘轴等转接圆弧零件表面粗糙度指标进行有效控制，保证了零件加工精度，并提高零件加工表面质量和加工效率，降低刀具磨损。该方法可应用于各类型零件的加工表面粗糙度指标控制中，具有较强的通用性和实用性。

技术研发人员：马明阳;兰影铎;赵恒;高见;贾爽
受保护的技术使用者：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司
技术研发日：2018.11.22
技术公布日：2019.03.22