[发明专利]一种带薄壁大曲面金属零件的超精加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及在机械超精加工领域的一种薄壁大曲面超精加工方法，具体的说是一种有色金属薄壁大曲面超精加工方法。

背景技术

在机电产品生产中，有时需要对一些薄壁大曲面类金属零件进行精细加工，这类零件一般都带有非回转曲面，回转曲面是指以一条平面曲线绕其平面上的一条直线旋转一周所成的曲面，非回转曲面即为除回转曲面以外的各类不规则曲面。由于这些非回转曲面零件无法采用常规的车削方式进行加工，同时零件本身厚度薄、刚性差，加工时难于装夹，加工过程中因为装夹不合适容易发生抖动和变形，导致零件的加工质量差，精度要求难以保证。

随着机械加工设备的改进，数控机床的推广使用，很大程度上提高了加工精度，改善了加工表面的光洁度。对于非回转薄壁曲面的精细加工可以使用数控加工中心进行精细加工。数控加工中心可以在一次装夹中通过自动换刀改变加工工具，实现多种加工功能，但是由于使用数控加工中心需要熟练掌握编程技术，对操作人员的要求较高，而且整套数控加工中心设备价格昂贵，因此数控加工中心的应用推广较为困难。目前对于钢、铁等普通黑色金属的非回转薄壁曲面的精细加工一般采用先在数控机床上进行加工，之后再进行磨削的加工方式。而当非回转薄壁曲面的材料为铝及铝合金时，例如对于通信领域使用的超短波天线的反射面，面轮廓度要求在0.015以内、表面粗糙度需要控制在Ra0.2以下，由于原材料硬度低，磨削过程中容易粘连，故不能通过进行磨削来达到设计要求，但是若仅使用数控机床加工出来的产品很难达到要求，废品率高，需要不断重复进行投入生产，增加了生产成本。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种步骤简单、操作方便的带薄壁大曲面金属零件的超精加工方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种带薄壁大曲面金属零件的超精加工方法，包括以下工艺步骤：

A、数控加工：对金属零件的薄壁大曲面进行数控加工，得到曲面的基础外形，加工后曲面的面轮廓度为0.2~0.3，表面粗糙度为Ra1.6~6.4；

B、初步检测：在经步骤A加工后的曲面上选取足够多的被测点，测量各被测点的三维坐标值，根据测量的三维坐标值绘制等高线；

C、一次打磨：根据步骤B绘制出的等高线，确定需要打磨的位置及其加工余量，利用气动抛光机对经步骤A加工后的曲面需要打磨的位置进行粗磨；

D、一次检测：在经步骤C一次打磨后的曲面上选取足够多的被测点，检测各被测点的三维坐标值，根据测量的三维坐标值绘制步长小于步骤B中步长的等高线；

E、二次打磨：根据步骤D得到的等高线，确定需要再次打磨的位置及其加工余量，使用气动抛光机对经步骤C加工得到的曲面需要再次打磨的位置进一步进行打磨；

F、二次检测：在经过步骤E二次打磨后的曲面上选取足够多的被测点，检测各被测点的三维坐标值，根据测量的三维坐标值绘制步长小于步骤D中步长的等高线，根据所得到的等高线进行统计，经步骤E二次打磨后的曲面满足面轮廓度在0.015以内、表面粗糙度在Ra0.2以下的直接包装入库，对于不满足的，根据本步骤绘制的等高线，使用气动抛光机进行再次打磨，直至满足面轮廓度在0.015以内、表面粗糙度在Ra0.2以下，包装入库。

本发明的进一步改进在于：所述步骤B中，各被测点的三维坐标值采用激光跟踪仪进行测量，绘制得到的等高线步长为0.05mm。

本发明的进一步改进在于：所述步骤D中，各被测点使用三坐标测量仪进行检测，绘制得到的等高线步长为0.01mm。

本发明的进一步改进在于：所述步骤F中，采用三坐标测量仪进行检测，绘制得到的等高线步长为0.003mm。

本发明的进一步改进在于：每次进行打磨时都先从曲面中加工余量最大的位置开始，打磨位置顺序以加工余量递减的方式确定下一处需要打磨的位置。

本发明的进一步改进在于：每次打磨过程中，根据打磨掉的金属粉末的重量计算磨削掉的尺寸数值，判断停止打磨的时机。

本发明的进一步改进在于：步骤C中气动抛光机打磨时使用φ63或φ80的柔性圆抛光头；步骤E中气动抛光机打磨时使用φ80或φ120的柔性圆抛光头。

本发明的进一步改进在于：步骤D和步骤F在19℃~21℃的恒温环境中进行操作。

本发明的进一步改进在于：所述金属零件为铝或铝合金材质的带薄壁大曲面零件。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：