專(zhuān)利名稱(chēng)：一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數(shù)控加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數(shù)控加工方法。
背景技術(shù)：
薄壁工件由于其重量輕、成本低而且結(jié)構(gòu)緊湊現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。目前，薄壁件的加工一直是困擾機(jī)加工行業(yè)的難題。原因是薄壁件剛性差，強(qiáng)度弱，在加工過(guò)程中由于受到夾緊力、熱、震動(dòng)等因素影響而產(chǎn)生變形，使工件加工精度更難以保證。特別像輕型薄壁帶缺口孔的鋁板工件精密加工時(shí)，加工穩(wěn)定性很差。如果裝夾力較大，工件會(huì)產(chǎn)生翹曲變形，當(dāng)工件加工完從夾具中取出時(shí)，原來(lái)加工完的平面會(huì)因彈性縮回
為曲面，不能保證平面度要求；如果裝夾力較小，因加工時(shí)刀具產(chǎn)生的切削力會(huì)帶動(dòng)工件，影響加工工件的尺寸精度和光潔度，并且刀具會(huì)刮傷鋁板的某些立面，嚴(yán)重的話會(huì)直接導(dǎo)致工件過(guò)切報(bào)廢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種能提聞廣品加工穩(wěn)定性，保障產(chǎn)品質(zhì)量的薄壁鋁板件精密數(shù)控加工方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數(shù)控加工方法，其特征在于，包括下述步驟(I)粗加工正面粗加工時(shí)，將毛坯料用平口鉗夾住，對(duì)于沒(méi)有精度要求的加工面直接銑削到尺寸，對(duì)于有精度要求的加工面單邊留量為O. 4mm，選用直徑為10mm-12mm的立銑刀，切削深度為O. 3mm，進(jìn)給速率為2500mm/min，主軸轉(zhuǎn)速3000rpm ;反面粗加工時(shí)，將工件通過(guò)邊沿處的固定螺釘與反面加工胎具定位，對(duì)于沒(méi)有精度要求的加工面直接銑削到尺寸，對(duì)于有精度要求的加工面單邊留量為O. 4mm，通孔內(nèi)圓柱面加工留量為O. 35mm,選用直徑為10mm-12mm的立統(tǒng)刀，切削深度為O. 3mm,進(jìn)給速率為2500mm/min,主軸轉(zhuǎn)速3000rpm ；(2)粗加工后工件在20°C的室溫下放置10天，再進(jìn)行尺寸穩(wěn)定性時(shí)效處理，消除內(nèi)部應(yīng)力；(3)精加工正面精加工時(shí)，將工件通過(guò)邊沿處的固定螺釘與正面加工胎具夾緊定位，通孔內(nèi)圓柱面的加工參數(shù)為選用直徑為為12mm的立銑刀，切削深度為O. 5毫米，進(jìn)給速率為800mm/min，主軸轉(zhuǎn)速5000rpm，單邊留量為O. Imm ;其他有精度要求的加工面的加工參數(shù)為選用直徑為為12mm的立銑刀，切削深度為O. I毫米，進(jìn)給速率為400mm/min，主軸轉(zhuǎn)速5000rpm，單邊留量為O. Imm ;最后再精加工走刀一次，只加工有精度要求的平面，切削深度為O. 02毫米,進(jìn)給速率為200mm/min,主軸轉(zhuǎn)速6000rpm,單邊留量為O. 06mm ;反面精加工時(shí)，將工件通過(guò)邊沿處的固定螺釘與反面加工胎具夾緊定位，通孔內(nèi)圓柱面的加工參數(shù)為采用直徑12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm，進(jìn)給速率為300mm/min，主軸轉(zhuǎn)速6000rpm,單邊留量為O. 06mm ;其他有精度要求平面的加工參數(shù)為切削深度為O. I毫米，進(jìn)給速率為400mm/min，單邊留量為O. 08mm ;最后再對(duì)有精度要求的平面走刀一次，切削深度為O. 02毫米，進(jìn)給速率為200mm/min，主軸轉(zhuǎn)速6000rpm，單邊留量為O. 06mm ；(4)精加工后的工件在20°C的室溫下放置4小時(shí)，然后用內(nèi)徑千分尺或三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量孔的實(shí)際內(nèi)徑值，實(shí)測(cè)直徑值比要求尺寸的中值要小，要求尺寸的中值與實(shí)測(cè)直徑值差值為△，根據(jù)上述差值△修改反面精加工程序，把工件三維模型中的圓柱面內(nèi)孔直徑增大△，其他尺寸不變，重新生成圓柱面精加工數(shù)控程序，采用直徑為12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm,進(jìn)給速率為300mm/min,主軸轉(zhuǎn)速6000rpm,單邊留量仍為O. 06mm,內(nèi)但孔數(shù)控程序運(yùn)行軌跡的直徑增大Λ，滿足精度要求，之后采用此數(shù)控程序連續(xù)批量精加工通孔內(nèi)圓柱面。在精加工過(guò)程中，利用胎具定位工件時(shí)，先利用百分表測(cè)量未夾緊工件時(shí)工件表面的跳動(dòng)，然后對(duì)角逐漸擰緊螺釘，擰緊后再利用百分表測(cè)量工件表面跳動(dòng)，直到擰緊后的工件表面跳動(dòng)不大于自由狀態(tài)時(shí)工件表面的跳動(dòng)。·在精加工過(guò)程中，利用胎具定位工件時(shí)，如果螺釘擰得過(guò)松，在工件表面與胎具表面的夾縫中，采用厚度為O. 02_的塞尺，看工件四個(gè)角和中間部位是否可以塞入，如能塞入，就用手輕按工件表面，再墊入合適厚度塞尺；局部某些位置墊完合適塞尺后，用四個(gè)螺釘均勻擰緊工件，再加工工件表面。在利用胎具定位工件時(shí)，利用手指輕敲工件四個(gè)角，如果工件某個(gè)角因翹曲而未緊貼胎具表面，會(huì)因敲打產(chǎn)生的顫音形成空響，原因是工件未放平或翹曲變形過(guò)大，將工件放平或墊入塞尺與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是I、本發(fā)明的加工方法，在精加工過(guò)程中采用小切削深度和較慢的進(jìn)給速率加工，在加工最后再精加工走刀一次，切削深度為O. 02毫米，進(jìn)給速率為200mm/min，可減少主軸、機(jī)床工作臺(tái)面等部件由于運(yùn)行慣性對(duì)加工精度的影響，精走一次刀軌保證了工件尺寸的精度和穩(wěn)定性，能控制薄壁工件的變形，保證了工件的加工質(zhì)量。2、本發(fā)明的加工方法，在精加工時(shí)，利用輕敲工件所產(chǎn)生的顫音，可迅速找到工件翹曲位置，在工件底面與胎具縫隙中墊入合適塞尺后再進(jìn)行加工，可快速扭轉(zhuǎn)工件面的變形，減少精加工次數(shù)，提高工件的加工效率和加工精度的穩(wěn)定性。3、本發(fā)明的加工方法，先在工件自由狀態(tài)用百分表測(cè)量薄壁板件變形量，并記錄工件四個(gè)角處百分表表針的跳動(dòng)量和跳動(dòng)方向，然后在翹曲位置墊入塞尺，塞尺厚度一般在O. 02mm-0. 08mm之間，再用螺釘擰緊工件，然后用百分表測(cè)量工件夾緊后的跳動(dòng)量，夾緊后的工件表面的跳動(dòng)量與工件自由狀態(tài)的跳動(dòng)量一致，可判斷墊入塞尺的厚度和夾緊力合適。4、本發(fā)明的加工方法，在粗加工過(guò)程中采用高切削速度和大進(jìn)給，提高了工件粗加工效率。5、本發(fā)明的加工方法，在精加工時(shí)，為保證薄壁工件的通孔內(nèi)徑值在公差范圍內(nèi)，先對(duì)通孔內(nèi)徑單邊留余量O. 06mm，在常溫下放置工件4小時(shí)后，采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量?jī)?nèi)孔實(shí)際尺寸，根據(jù)實(shí)測(cè)值與要求尺寸公差中值的相差值，擴(kuò)大三維模型中內(nèi)孔尺寸，重新生成內(nèi)孔數(shù)控程序，再精加工內(nèi)孔一次，可滿足內(nèi)孔精度要求和批量生成時(shí)尺寸精度的穩(wěn)定性。


圖I所示為薄壁工件正面視圖；圖2所示為薄壁工件結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3所示為薄壁工件正面加工裝夾示意圖；圖4所示為薄壁工件反面加工裝夾示意圖。
圖中1.夾緊工件的螺紋孔，2.工件凹面，3.工件底面，4.臺(tái)階面，5.通孔內(nèi)圓柱 面，6.工件凹面，7.正面加工胎具，8.定位面，9.反面加工胎具，10.反面加工的定位面，11.本體，12.邊沿，13.通孔，14.夾緊工件的螺紋孔，15.夾緊工件的螺紋孔，16.夾緊工件的螺紋孔。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例薄壁鋁件長(zhǎng)度為200mm，寬度為100mm，通孔內(nèi)圓柱面的粗糙度Ra = O. 8 μ m，通孔直徑為52mm，工件最薄處厚度為3. 5mm。工件及裝夾示意圖如圖1_圖4所示，該工件包括本體11、邊沿12和通孔13。其加工方法包括下述步驟(I)粗加工正面粗加工時(shí)，將毛坯料用平口鉗夾住，選用直徑為IOmm的立銑刀，切削深度為O. 3mm，進(jìn)給速率為2500mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為3000rpm。對(duì)于沒(méi)有精度要求的加工面，即工件凹面2直接銑削到尺寸，對(duì)于有精度要求的加工面，即工件底面3和通孔內(nèi)圓柱面5單邊留量為O. 4mm。反面粗加工時(shí)，在邊沿12處，利用螺釘穿過(guò)反面加工胎具9的底孔在螺紋孔I、14、15、16處將工件固定于反面加工胎具9上，并通過(guò)定位面10進(jìn)行定位，工件底面3緊貼反面加工胎具9的頂面。反面加工胎具中間的小通孔是為了迅速排掉切削液。選用直徑為IOmm的立銑刀，切削深度為O. 3mm，進(jìn)給速率為2500mm/min，對(duì)于沒(méi)有精度要求的加工面，即工件凹面6直接銑削到尺寸，對(duì)于有精度要求的加工面，即臺(tái)階面4單邊留量為O. 4_，同時(shí)把通孔內(nèi)圓柱面5再加工一次，留量到O. 35mm。 ( 2 )粗加工時(shí)，因進(jìn)給速度和切深比較大，工件存在內(nèi)應(yīng)力，鋁板有翹曲變形，粗加工后工件在20°C的室溫下放置10天，再按照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行尺寸穩(wěn)定性時(shí)效處理，消除內(nèi)部應(yīng)力。(3)精加工正面精加工時(shí)，采用正面加工胎具7定位工件，采用定位面8進(jìn)行定位，通過(guò)穿過(guò)邊沿12處工件的螺紋孔I、14、15、16的螺釘與正面加工胎具7夾緊。為保證通孔內(nèi)圓柱面5與工件底面3的垂直度，選用直接為12mm的立銑刀加工通孔內(nèi)圓柱面5和工件底面3，采用大直徑的刀能夠增加剛性。加工工藝參數(shù)加工通孔內(nèi)圓柱面5，切削深度為O. 5毫米，進(jìn)給速率為800mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為5000rpm，單邊留量為O. Imm ;加工底面3，切削深度為O. I毫米,進(jìn)給速率為400mm/min,主軸轉(zhuǎn)速為5000rpm,單邊留量為O. 1mm。最后再精加工走刀一次，只加工有精度要求的平面，切削深度為O. 02毫米，進(jìn)給速率為200mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為6000rpm，單邊留量為O. 06mm。精度再高的機(jī)床，當(dāng)機(jī)床運(yùn)行時(shí)，主軸、機(jī)床工作臺(tái)面等部件運(yùn)行慣性會(huì)影響加工精度，為保證達(dá)到要求，需要以很慢的進(jìn)給，精走一次刀軌。精加工后，松開(kāi)螺釘，工件在自由狀態(tài)下，再利用百分表測(cè)量工件底面3的跳動(dòng)，保證底面3在整個(gè)范圍內(nèi)百分表指針跳動(dòng)在O. Olmm以下。如果螺釘擰的太松，會(huì)使工件在加工時(shí)晃動(dòng)，影響加工精度。為了保證加工精度，未擰緊螺釘前，利用百分表測(cè)量工件底面3的跳動(dòng)，如果跳動(dòng)比較大，說(shuō)明工件有翹曲等變形，此時(shí)在工件底面3與正面加工胎具7表面之間的夾縫中，利用厚度為O. 02mm的塞尺，看工件四個(gè)角和中間部位是否可以塞入，如能塞入，就用手輕按工件表面，再墊入合適厚度塞尺，然后對(duì)角逐漸擰緊螺釘。如果螺釘擰的太緊，工件中間部位會(huì)產(chǎn)生彈性變形，當(dāng)加工完后會(huì)縮回，使工件底面3的平面度達(dá)不到要求。因機(jī)床空間有限，不便于采用光源等方式查看工件翹曲變形所產(chǎn)生的縫隙，但可以利用手指輕敲工件四個(gè)角，如果工件某個(gè)角因翹曲而使工件底面3未緊貼正面加工胎具7表面時(shí)，此處因敲打所發(fā)出的顫音會(huì)有空響，原因是工件未放平或翹曲變形過(guò)大。如果未放平，則重新調(diào)整工件放平，如果翹曲變形過(guò)大，則墊·入合適塞尺，使工件的翹曲變形狀態(tài)不因螺釘?shù)臄Q緊而發(fā)生變化，然后在此狀態(tài)進(jìn)行精加工，可快速消除工件的變形。反面精加工時(shí)，參照正面精加工的方式利用合適的力擰緊螺釘，使工件底面3貼在反面加工胎具9的表面。為保證通孔的圓柱度O. 003和直徑52的尺寸在公差范圍內(nèi)，加工通孔內(nèi)圓柱面5 :采用直徑12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm，進(jìn)給速率為300mm/min，單邊留量為O. 06mm。加工臺(tái)階面4 :切削深度為O. I毫米，進(jìn)給速率為400mm/min,主軸轉(zhuǎn)速為4000rpm，單邊留量為O. 08mm。最后再精加工走刀一次，只加工有精度要求的平面，切削深度為O. 02毫米，進(jìn)給速率為200mm/min，主軸轉(zhuǎn)速為6000rpm，單邊留量為O. 06mm。因機(jī)床加工時(shí)，刀具和切削液等熱量引起薄壁鋁件變形，精加工后在機(jī)床上取出工件，在20度的室溫下放置4小時(shí)，然后用內(nèi)徑千分尺或三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量孔的實(shí)際內(nèi)徑值，因通孔內(nèi)圓柱面單邊留量為O. 06mm，實(shí)測(cè)直徑值比要求尺寸的中值要小，要求尺寸的中值與實(shí)測(cè)直徑值差值為O. 1mm，然后根據(jù)差值修改反面精加工程序，把工件三維模型中的圓柱面內(nèi)孔直徑增大O. 1mm，其他尺寸不變，重新生成圓柱面精加工數(shù)控程序，采用直徑為12mm的立統(tǒng)刀，切削深度為O. 5mm,進(jìn)給速率為300mm/min,主軸轉(zhuǎn)速6000rpm,單邊留量不變，還為O. 06mm,但內(nèi)孔數(shù)控程序運(yùn)行軌跡的直徑增大O. Imm,滿足精度要求，之后采用此數(shù)控程序連續(xù)批量精加工通孔內(nèi)圓柱面，工件的垂直度和圓柱度都在公差范圍內(nèi)。改進(jìn)前后工件的加工工藝及加工后工件的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比如表I和表2所示。表I
權(quán)利要求
1.一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數(shù)控加工方法，其特征在于，包括下述步驟 (1)粗加工正面粗加工時(shí)，將毛坯料用平口鉗夾住，對(duì)于沒(méi)有精度要求的加工面直接銑削到尺寸，對(duì)于有精度要求的加工面單邊留量為O. 4mm，選用直徑為10mm-12mm的立銑刀，切削深度為O. 3mm，進(jìn)給速率為2500mm/min，主軸轉(zhuǎn)速3000rpm ;反面粗加工時(shí)，將工件通過(guò)邊沿處的固定螺釘與反面加工胎具定位，對(duì)于沒(méi)有精度要求的加工面直接銑削到尺寸，對(duì)于有精度要求的加工面單邊留量為O. 4_，通孔內(nèi)圓柱面加工留量為O. 35_，選用直徑為10mm-12mm的立統(tǒng)刀，切削深度為O. 3mm,進(jìn)給速率為2500mm/min,主軸轉(zhuǎn)速3000rpm ； (2)粗加工后工件在20°C的室溫下放置10天，再進(jìn)行尺寸穩(wěn)定性時(shí)效處理，消除內(nèi)部應(yīng)力； (3)精加工正面精加工時(shí)，將工件通過(guò)邊沿處的固定螺釘與正面加工胎具夾緊定位，通孔內(nèi)圓柱面的加工參數(shù)為選用直徑為為12mm的立銑刀，切削深度為O. 5毫米，進(jìn)給速率為800mm/min，主軸轉(zhuǎn)速5000rpm，單邊留量為O. Imm ;其他有精度要求的加工面的加工參數(shù)為選用直徑為為12mm的立銑刀，切削深度為O. I毫米，進(jìn)給速率為400mm/min，主軸轉(zhuǎn)速5000rpm，單邊留量為O. Imm ;最后再精加工走刀一次，只加工有精度要求的平面，切削深度為O. 02毫米,進(jìn)給速率為200mm/min,主軸轉(zhuǎn)速6000rpm,單邊留量為O. 06mm ;反面精加工時(shí)，將工件通過(guò)邊沿處的固定螺釘與反面加工胎具夾緊定位，通孔內(nèi)圓柱面的加工參數(shù)為采用直徑12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm，進(jìn)給速率為300mm/min，主軸轉(zhuǎn)速6000rpm,單邊留量為O. 06mm ;其他有精度要求平面的加工參數(shù)為切削深度為O. I毫米，進(jìn)給速率為400mm/min，單邊留量為O. 08mm ;最后再對(duì)有精度要求的平面走刀一次，切削深度為O. 02毫米，進(jìn)給速率為200mm/min，主軸轉(zhuǎn)速6000rpm，單邊留量為O. 06mm ； (4)精加工后的工件在20°C的室溫下放置4小時(shí)，然后用內(nèi)徑千分尺或三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量孔的實(shí)際內(nèi)徑值，實(shí)測(cè)直徑值比要求尺寸的中值要小，要求尺寸的中值與實(shí)測(cè)直徑值差值為△，根據(jù)上述差值△修改反面精加工程序，把工件三維模型中的圓柱面內(nèi)孔直徑增大Λ，其他尺寸不變，重新生成圓柱面精加工數(shù)控程序，采用直徑為12mm的立銑刀，切削深度為O. 5mm,進(jìn)給速率為300mm/min,主軸轉(zhuǎn)速6000rpm,單邊留量仍為O. 06mm,內(nèi)但孔數(shù)控程序運(yùn)行軌跡的直徑增大Λ，滿足精度要求，之后采用此數(shù)控程序連續(xù)批量精加工通孔內(nèi)圓柱面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數(shù)控加工方法，其特征在于，在精加工過(guò)程中，利用胎具定位工件時(shí)，先利用百分表測(cè)量未夾緊工件時(shí)工件表面的跳動(dòng)，然后對(duì)角逐漸擰緊螺釘，擰緊后再利用百分表測(cè)量工件表面跳動(dòng)，直到擰緊后的工件表面跳動(dòng)不大于自由狀態(tài)時(shí)工件表面的跳動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數(shù)控加工方法，其特征在于，在精加工過(guò)程中，利用胎具定位工件時(shí)，如果螺釘擰得過(guò)松，在工件表面與胎具表面的夾縫中，采用厚度為O. 02_的塞尺，看工件四個(gè)角和中間部位是否可以塞入，如能塞入，就用手輕按工件表面，再墊入合適厚度塞尺；局部某些位置墊完合適塞尺后，用四個(gè)螺釘均勻擰緊工件，再加工工件表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數(shù)控加工方法，其特征在于，在利用胎具定位工件時(shí)，利用手指輕敲工件四個(gè)角，如果工件某個(gè)角因翹曲而未緊貼胎具表面，會(huì)因敲打產(chǎn)生的顫音形成空響，原因是工件未放平或翹曲變形過(guò)大，將工件放平或墊入 塞尺。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種局部帶有通孔的薄壁鋁板件精密數(shù)控加工方法，提供一種能提高產(chǎn)品加工穩(wěn)定性，保障產(chǎn)品質(zhì)量的加工方法。粗加工，采用大的進(jìn)給和切削深度，提高了加工效率。之后工件在20℃的室溫下放置10天，再進(jìn)行尺寸穩(wěn)定性時(shí)效處理，消除內(nèi)部應(yīng)力；精加工，利用輕敲的方式快速找到工件的翹曲變形位置，再墊入塞尺，加工后可消除翹曲變形。精加工后的工件在20℃的室溫下放置4小時(shí)，然后用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)測(cè)量孔的實(shí)際內(nèi)徑值，實(shí)測(cè)直徑值比要求尺寸的中值要小，其差值為Δ，根據(jù)上述差值Δ修改精加工程序，把工件三維模型中的圓柱面內(nèi)孔直徑增大Δ，重新生成圓柱面精加工數(shù)控程序，滿足精度要求，之后采用此數(shù)控程序連續(xù)批量精加工通孔內(nèi)圓柱面。本發(fā)明的加工方法能控制薄壁工件的變形，保證了工件的加工質(zhì)量。
文檔編號(hào)B23C3/00GK102873386SQ20121038559
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者王勇, 邵文全, 寇金寶 申請(qǐng)人:天津商業(yè)大學(xué)