[发明专利]一种航空发动机机匣五轴插铣加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及铣加工技术，特别提供了一种航空发动机机匣五轴插铣加 工方法。该技术属于航空发动机机匣类零件数控加工技术领域，将插铣加 工技术应用于复杂机匣零件五轴数控铣加工，解决了复杂机匣五坐标可变 轴插铣刀轨生成的技术关键，实现了航空发动机复杂机匣类零件外型面五 坐标高效数控铣加工。

背景技术

插铣加工技术采用类似钻孔的加工方式去除零件表面大部分余量，具 有加工效率高的特点，已经在模具加工行业应用，但只有固定轴插铣功能， 不具备五坐标可变轴插铣功能。

发明内容

本发明的目的是提高复杂机匣类零件外型面数控铣加工效率。

本发明提供了一种航空发动机机匣五轴插铣加工方法，其特征在于： 其工艺过程如下：

1)据零件材料和结构选择合适的插铣刀具；

2)根据选择的插铣刀具确定插铣加工工艺参数；

3)应用UG软件多轴铣功能生成具有固定步长的刀具轨迹；

4)将固定步长的刀具轨迹导入MASTERCAM软件转化为插铣数据点；

5)将插铣数据点导入UG软件，通过UG软件孔加工功能，进行插铣 刀具路径规划；

6)配置后置处理程序，生成五坐标插铣数控加工程序。

零件工艺性分析

零件工艺性分析是指对零件工程图纸信息进行的分析，根据组成零件 的各特征元素(如形状、精度、材料等)为依据，按照高质量、高效率、 低成本的原则，选择合适的加工设备、有效的加工刀具，以及安全、可靠 的工艺装备，确定合理的工艺参数、优化的工艺路线，从而获得最佳的加 工工艺方案，最终满足零件工程图纸和有关技术文件的要求。在数控加工 中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅仅要考虑到数控程序的 编制，还要考虑到零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具 选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响。

中介机匣属于整体环形机匣，毛坯为整体锻件，完全靠机械加工的手 段加工成型。材料为高温合金，硬度在(40-45HRC)之间，在加工中存 在冷作硬化现象。壁厚较薄，零件容易变形，型腔壁厚为1.21mm结构较复 杂，安装座较多，形状不规则，需五轴联动加工。

零件加工工艺路线的制定

通过分析零件设计图，熟悉了零件结构及技术要求，根据零件的工艺特 点，确定加工方法，选择加工设备，划分加工工序，编制工艺规程。在数控 机床上加工零件，工序可以比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序。与 普通机床加工相比，数控加工工序加工工序划分有其自己的特点，要根据 具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。工艺路线如下：

毛料图表→粗车前端基准→粗车后端→镗定位孔→粗铣外形及凸台→ 修基准→半精车大端型面→半精车小端型面→精铣外形及凸台→修基准→ 精车大端型面→精车小端型面→钻各凸台孔→荧光检查→清洗→最终检验

零件加工工序解决的加工难点

通过工艺分析和加工工艺路线的制定，这个零件的铣加工难点集中在 以下几个方面：

1)机匣采用高温合金材料，属于难加工航空材料，材料硬度为HRC 42， 既硬又艮，在加工中存在严重的冷作硬化现象，刀具磨损严重，采用常规 切削方式，很难加工，再加上此机匣毛坯采用整体锻件结构，加工余量非 常之大，更增加了加工的难度。针对以上特点，我们采用了插铣加工方式， 虽然数控编程的难度较大，但是加工方法却很有效，加工效率也较高。

2)此机匣属于薄壁机匣，机匣壁厚尺寸仅为1.2+/-0.1，零件在加工 中极易产生变形，造成零件壁厚尺寸超差，因此减小零件变形，保证壁厚 尺寸合格是我们面对的一大难题。根据加工高温合金材料，刀具磨损较快 的特点，按照零件的结构特点，将零件型面分成12个区域，采用对点加工 方式进行零件外形面的铣加工，这样可以均匀的去除零件表面余量，减小 零件的变形，又容易保证零件壁厚尺寸合格。

刀具和切削参数选择及优化