[发明专利]一种薄壁多槽腔零件内形高效切削加工方法

说明书

本发明公开了一种薄壁多槽腔零件内形高效切削加工方法，属于金属加工切削技术领域，对具有多槽腔的零件所有槽腔进行分类，同一类的槽腔没有相邻的筋条；然后对每一类的所有槽腔的内形面与腹板交线长度的总和进行计算，总长度最长的那一类槽腔的粗加工设置为较小的径向余量，其他类槽腔的粗加工设置为较大的径向余量；总长度最长的那一类槽腔的精加工设置为较小的轴向切深，其他类槽腔的精加工设置为较大的轴向切深。本发明能够通过有效的分类并进行对应的参数设置的粗加工、精加工，相较于传统加工方法，使得精加工时间大幅缩短，提高了加工质量和加工效率。

技术领域

本发明涉及金属切削加工技术领域，具体的说，是一种薄壁多槽腔零件内形高效切削加工方法。

背景技术

切削加工，用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑，使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。金属材料的切削加工有许多分类方法。常见的有以下3种：

按工艺特征区分：切削加工的工艺特征决定于切削工具的结构以及切削工具与工件的相对运动形式。按工艺特征，切削加工一般可分为：车削、铣削、钻削、镗削、铰削、刨削、插削、拉削、锯切、磨削、研磨、珩磨、超精加工、抛光、齿轮加工、蜗轮加工、螺纹加工、超精密加工、钳工和刮削等。

按材料去除率和加工精度分：可分为：①粗加工：用大的切削深度，经一次或少数几次走刀从工件上切去大部分或全部加工余量，如粗车、粗刨、粗铣、钻削和锯切等，粗加工加工效率高而加工精度较低，一般用作预先加工，有时也可作最终加工。②半精加工：一般作为粗加工与精加工之间的中间工序，但对工件上精度和表面粗糙度要求不高的部位，也可以作为最终加工。③精加工：用精细切削的方式使加工表面达到较高的精度和表面质量，如精车、精刨、精铰、精磨等。精加工一般是最终加工。④精整加工：在精加工后进行，其目的是为了获得更小的表面粗糙度，并稍微提高精度。精整加工的加工余量小，如珩磨、研磨、超精磨削和超精加工等。⑤修饰加工：目的是为了减小表面粗糙度，以提高防蚀、防尘性能和改善外观,而并不要求提高精度,如抛光、砂光等。⑥超精密加工：航天、激光、电子、核能等尖端技术领域中需要某些特别精密的零件，其精度高达IT4以上，表面粗糙度不大于 Ra0.01微米。这就需要采取特殊措施进行超精密加工，如镜面车削、镜面磨削、软磨粒机械化学抛光等。

按表面形成方法区分：切削加工时，工件的已加工表面是依靠切削工具和工件作相对运动来获得的。按表面形成方法，切削加工可分为 3类。①刀尖轨迹法：依靠刀尖相对于工件表面的运动轨迹来获得工件所要求的表面几何形状，如车削外圆、刨削平面、磨削外圆、用靠模车削成形面等。刀尖的运动轨迹取决于机床所提供的切削工具与工件的相对运动。②成形刀具法：简称成形法，用与工件的最终表面轮廓相匹配的成形刀具或成形砂轮等加工出成形面。此时机床的部分成形运动被刀刃的几何形状所代替，如成形车削、成形铣削和成形磨削等。由于成形刀具的制造比较困难,机床-夹具-工件-刀具所形成的工艺系统所能承受的切削力有限，成形法一般只用于加工短的成形面。③展成法：又称滚切法，加工时切削工具与工件作相对展成运动，刀具（或砂轮）和工件的瞬心线相互作纯滚动，两者之间保持确定的速比关系，所获得加工表面就是刀刃在这种运动中的包络面。齿轮加工中的滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿（不包括成形磨齿）等均属展成法加工。

在金属切削加工领域，尤其是航空结构件切削加工领域，薄壁多槽腔是一种非常典型的零件结构。该类零件价值高、材料去除率高，且薄壁结构容易引起弹刀拉刀，通常使用保守的加工参数来保证零件的质量，导致该类零件加工时常常为保质量而牺牲效率。

在传统的加工方案中，所有的槽腔均使用相同的粗加工余量和精加工参数，粗加工的余量较大，精加工的每层切深较小，以保证零件加工过程的稳定，但加工效率较低，并且由于轴向分层较多，易在侧面形成接刀台阶，影响表面质量。