[发明专利]飞机结构件闭角清根方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种航空零部件的机械加工方法,尤其是一种闭角根部的加工方法,具体地说是一种飞机结构件闭角清根方法。

背景技术

随着航空制造技术的飞速发展，在现代飞机设计中，整体数控加工结构件的应用越来越广泛，从框、梁、地板到壁板都大量采用整体数控加工结构件。整体结构件有许多优势，它既可以减轻结构的重量，提高飞机的有效载重，同时也可以增强结构强度，减少连接件数量，提高飞机的疲劳寿命。为了满足飞机外形及气动性能等方面的要求，飞机结构件一般结构复杂，具有一些不利于加工的闭角结构，严重制约了飞机结构件的加工效率。飞机结构件闭角结构加工后往往有比较大的加工残留，严重影响了飞机设计对飞机重量的要求。

如中国专利文献刊载的专利号ZL200710048269.7，授权公告日2009年3月11日，发明名称“综合检测数控机床精度的“S”形检测试件及其检测方法”，该专利公布了一种检测数控机床的S形检测试件，试件中包含了飞机结构件中常用的闭角结构，但未涉及闭角清根过程，在检测方法中的检测位置也避开了闭角残留区域。采用传统的圆柱平底铣刀加工闭角需要不断地减小刀具直径来减少加工残留，考虑到刀具刚性的问题，刀具直径不可能过小，因此闭角加工残留始终存在，最后需要通过人工手动去除。该方法使用多把刀具，成本高，工作量大，工作效率低，质量不稳定。

发明内容

本发明的目的是针对现有的闭角清根方法无法实现完全的机加工，且存在闭角清根加工成本高、效率低的问题，发明一种不仅能提高飞机结构件闭角清根效率，简化闭角清根工艺，而且能大幅度节约成本的飞机结构件闭角清根方法。

本发明的技术方案是：

一种飞机结构件闭角清根方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，选择单刃刀片铣刀作为加工工具，控制刀尖夹角α小于飞机结构件待加工闭角λ，使铣刀带有刀刃的一边与组成闭角的一个面平行；

其次，建立飞机结构件闭角清根加工局部坐标系，记侧壁与腹板的交点为C，C点绕刀轴旋转的虚拟中心点为O₁，定义O₁点为清根加工局部坐标系原点，刀具沿刀轴离开工件方向为Z轴正方向，记为Z₁；从O₁点到C点定义为X轴的正方向，记为X₁；Y轴的正方向用右手定律判断，记为Y₁；定义主轴旋转运动为W轴，顺时针旋转方向为W轴的正方向，记为W₁，当刀尖点P过X轴正方向时记W₁＝0度；

第三，设定刀具旋转360度时，进给方向即Y₁方向刀具进给的距离S；

第四，根据闭角角度值λ、刀具半径r及每转进给距离S，计算刀具虚拟中心点O₁任一时点在局部坐标系下的坐标值X₁、Y₁、Z₁：

X₁=0

Y₁=W₁·S/360

Z₁=r(1-cos(W₁))/tan(λ)

并据此得出刀尖的运动轨迹方程：

PX₁=rcos(W₁)

PY₁=rsin(W₁)+W₁·S/360

PZ₁=r(1-cos(W₁))/tan(λ)

式中PX₁为刀尖运动轨迹的X坐标值，PY₁为刀尖运动轨迹的Y坐标值,PZ₁为刀尖运动轨迹的Y坐标值，r为刀具半径，W₁为刀具的转角；

第五，通过坐标转换将上述刀具虚拟中心点O₁在局部坐标系下的坐标值X₁、Y₁、Z₁转换成全局加工坐标系下的坐标值X、Y、Z，并通过后置处理程序自动生成闭角清根数控加工程序；

第六，使用五轴数控铣床，根据所生成的闭角清根数控加工程序控制单刃铣刀旋转角度W₁与刀具在空间运动的规律，使单刃铣刀主刀刃清除闭角残留，完成闭角的清根。