一種圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于航空航天領(lǐng)域數(shù)控加工技術(shù)，具體涉及一種圓弧區(qū)域車加工表面粗糙 度控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 零件轉(zhuǎn)角圓弧區(qū)域車加工歷來是制造領(lǐng)域的瓶頸之一，傳統(tǒng)的加工策略缺少必要 的加工參數(shù)確定手段，人為的采用試切的方式，逐步調(diào)整加工參數(shù)配比，逼近加工的最優(yōu) 值，而且通常情況下轉(zhuǎn)角與銜接部位加工余量相同，由一條加工程序確定，轉(zhuǎn)角部位的粗糙 度值由相鄰區(qū)域保證；
[0003] 這種方式調(diào)試時間長，調(diào)試效果不理想，實際檢測結(jié)果表明，轉(zhuǎn)角處粗糙度值遠(yuǎn)高 于相鄰平面，且經(jīng)常會存在振紋和溝痕的現(xiàn)象，為了滿足粗糙度要求，不得不降低整體的加 工進給，增加刀軌層數(shù)，造成了大量的人力和物力的浪費，卻并沒有顯著的提高轉(zhuǎn)角處的粗 糙值，技術(shù)指標(biāo)處于不可控狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法，以 達(dá)到在保障加工效率的同時，實現(xiàn)加工過程有效化、標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的目的。
[0005] -種圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法，包括以下步驟：
[0006] 步驟1、根據(jù)加工區(qū)域轉(zhuǎn)角半徑、刀具圓角和目標(biāo)粗糙度的最大峰谷值，獲得加工 時的進給速度；
[0007] 步驟2、確定加工軌跡；
[0008] 具體為：采用交替變換進刀方向的切削方式，以主切削刃加工為目標(biāo)，確定加工軌 跡；
[0009] 步驟3、分配切削余量；
[0010] 具體為：根據(jù)刀具及零件的材料特性，以均衡加工過程的切削載荷為目標(biāo)，設(shè)定主 副切削刃切削量配比；
[0011] 步驟4、根據(jù)確定的進給速度、加工軌跡和切削余量對被加工零件的圓弧區(qū)域進行 車加工。
[0012] 步驟2所述的確定加工軌跡，具體為：先由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的一側(cè)端面起始點加工 至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，再由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的另一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，最后由加 工區(qū)域轉(zhuǎn)角的一側(cè)端面起始點沿加工區(qū)域端面加工至轉(zhuǎn)角的另一側(cè)端面結(jié)束點。
[0013] 所述的先由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，該軌跡的加工 量為X;所述的由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的另一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，該軌跡的加工 量為
，其中，a表示總的加工余量，η表示主副切削刃切削量配比。
[0014] 本發(fā)明優(yōu)點：
[0015] 本發(fā)明提出一種圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法，本方法打破了經(jīng)驗式的調(diào) 試方法，縮短了整個加工研制周期，解決了粗糙度指標(biāo)不可達(dá)的技術(shù)難題，促進了小圓弧高 精度加工的技術(shù)突破，加工試驗結(jié)果表明：表面光整度較高，溝痕和振紋等現(xiàn)象明顯消除， 多次測量結(jié)果趨同，加工時間縮短，刀具磨損現(xiàn)象明顯改善；該項技術(shù)可應(yīng)用于各種類型零 件的圓弧區(qū)域加工中，具有較強的通用性和實用性。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明一種實施例的某鈦合金零件局部示意圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明一種實施例的圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法流程圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明一種實施例的圓弧加工進給參數(shù)示意圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明一種實施例的加工刀路軌跡示意圖；
[0020] 圖5為本發(fā)明一種實施例的加工區(qū)域余量分布圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種實施例做進一步說明。
[0022] 本發(fā)明實施例中，某鈦合金零件局部示意圖如圖1所示，左側(cè)轉(zhuǎn)角處技術(shù)要求為 尺寸值R 1. 25,粗糙度值RaO. 8,切削量0. 5mm，按照本發(fā)明方法，確定零件的加工程序；
[0023] 本發(fā)明實施例中，圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法，方法流程圖如圖2所示， 包括以下步驟：
[0024] 步驟1、根據(jù)加工區(qū)域轉(zhuǎn)角半徑、刀具圓角和目標(biāo)粗糙度的最大峰谷值，獲得加工 時的進給速度；
[0025] 本發(fā)明實施例中，如圖3所示，通過對圓弧刃車刀切削圓弧時的理論模型進行分 析，得出加工過程中加工區(qū)域轉(zhuǎn)角半徑R、刀具圓角r、進給fn對粗糙參數(shù)h的影響，實現(xiàn)經(jīng) 驗數(shù)據(jù)向理論計算數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)變；
[0026] 獲得進給量的公式如下：
[0028] 其中，h表示目標(biāo)粗糙度的最大峰谷值，R表示加工區(qū)域轉(zhuǎn)角半徑，r表示刀具圓角 半徑，fn表示進給量；本發(fā)明實施例中，利用標(biāo)準(zhǔn)樣塊得出Ra與h的關(guān)系，當(dāng)Ra = 0. 8時， h = 4. 2955;已知h = 4. 2955,轉(zhuǎn)角R= 1.25,加工刀具圓角r = 0.8,帶入公式（1)可得 fn = 0. 09mm ；
[0029] 步驟2、確定加工軌跡；
[0030] 依據(jù)金屬切削理論"主切削刃加工"的原則，采用交替變換進刀方向的切削方式， 充分發(fā)揮兩個主切削方向的作用，減小副切削方向的位移和拖刀現(xiàn)象的發(fā)生；具體為：先 由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，再由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的另一側(cè)端面 起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，最后由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的一側(cè)端面起始點沿加工區(qū)域端面加工 至轉(zhuǎn)角的另一側(cè)端面結(jié)束點；
[0031] 本發(fā)明實施例中，加工軌跡如圖4所示，加工過程依次為上壁、側(cè)壁及全部區(qū)域， 圖示中為轉(zhuǎn)角區(qū)域3條加工刀軌，加工順序①至③；加工過程充分利用刀具的主切削方向， 保障加工過程的平穩(wěn)性；①、②刀軌均在加工過轉(zhuǎn)角的對稱中心處后退出，保障兩條刀軌間 的重疊。
[0032] 步驟3、分配切削余量；
[0033] 具體為：根據(jù)刀具及零件的材料特性，以均衡加工過程的切削載荷為目標(biāo)，設(shè)定主 副切削刃切削量配比；
[0034] 所述的先由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，該軌跡的加工 量為X;所述的由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的另一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，該軌跡的加工 量為
-，其中，a表示總的加工余量，η表示主副切削刃切削量配比；
[0035] 本發(fā)明實施例中，如圖5所示，圖中（1)~（3)區(qū)域為實際加工過程中余量的分配 方式；加工方向：⑴區(qū)域由左向右；（2)區(qū)域由下及上，⑶區(qū)域為由左向右，隨后由上向 下；已知零件總切削量為0. 5mm，為保證最后一次加工時刀具的平穩(wěn)性，依據(jù)刀具及零件的 材料特性，確定加工時主切削刃及副切削刃切深間的關(guān)系為3 : 1;因此確定區(qū)域（3)側(cè)壁 切削量為〇· 1mm，上壁切削量為0· 3mm ;推導(dǎo)得出區(qū)域（2)側(cè)壁切削量為0· 4臟，區(qū)域（1)上 壁切削量為〇. 2mm ;
[0036] 步驟4、根據(jù)確定的進給速度、加工軌跡和切削余量對被加工零件的圓弧區(qū)域進行 車加工。
[0037] 以均衡切削力為衡量指標(biāo)，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（比例關(guān)系與刀具及零件的材料特性相關(guān)），保證轉(zhuǎn)角加工時切削 力的平穩(wěn)過渡，采用Taylor檢測儀，對零件進行多次測量，轉(zhuǎn)角處粗糙度均滿足加工要求。
【主權(quán)項】
1. 一種圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1、根據(jù)加工區(qū)域轉(zhuǎn)角半徑、刀具圓角和目標(biāo)粗糙度的最大峰谷值，獲得加工時的 進給速度； 步驟2、確定加工軌跡； 具體為：采用交替變換進刀方向的切削方式，以主切削刃加工為目標(biāo)，確定加工軌跡； 步驟3、分配切削余量； 具體為：根據(jù)刀具及零件的材料特性，以均衡加工過程的切削載荷為目標(biāo)，設(shè)定主副切 削刃切削量配比； 步驟4、根據(jù)確定的進給速度、加工軌跡和切削余量對被加工零件的圓弧區(qū)域進行車加 工。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法，其特征在于，步驟2所 述的確定加工軌跡，具體為：先由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，再 由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的另一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，最后由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的一側(cè)端 面起始點沿加工區(qū)域端面加工至轉(zhuǎn)角的另一側(cè)端面結(jié)束點。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法，其特征在于，所述的 先由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，該軌跡的加工量為X ;所述的由加工區(qū)域轉(zhuǎn)角的另一側(cè)端面起始點加工至轉(zhuǎn)角的結(jié)束點，該軌跡的加工量為 其中，a表示總的加工余量，η表示主副切削刃切削量配比。
【專利摘要】本發(fā)明一種圓弧區(qū)域車加工表面粗糙度控制方法，屬于航空航天領(lǐng)域數(shù)控加工技術(shù)，本發(fā)明采用交替變換進刀方向的切削方式，以主切削刃加工為目標(biāo)，確定加工軌跡，根據(jù)刀具及零件的材料特性，以均衡加工過程的切削載荷為目標(biāo)，設(shè)定主副切削刃切削量配比，該方法打破了經(jīng)驗式的調(diào)試方法，縮短了整個加工研制周期，解決了粗糙度指標(biāo)不可達(dá)的技術(shù)難題，促進了小圓弧高精度加工的技術(shù)突破，加工試驗結(jié)果表明：表面光整度較高，溝痕和振紋等現(xiàn)象明顯消除，多次測量結(jié)果趨同，加工時間縮短，刀具磨損現(xiàn)象明顯改善；該項技術(shù)可應(yīng)用于各種類型零件的圓弧區(qū)域加工中，具有較強的通用性和實用性。
【IPC分類】G05B17/02, B23B1/00
【公開號】CN105268998
【申請?zhí)枴緾N201510713512
【發(fā)明人】付龍, 張森棠, 趙恒 , 高陽
【申請人】沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責(zé)任公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月28日