[发明专利]弱刚度薄壁结构件及其加工方法和工位快换定位装夹装置

权利要求书

1.弱刚度薄壁结构件的加工方法，该弱刚度薄壁结构件包括薄壁结构面Ⅰ(1)、薄壁结构面Ⅱ(2)、薄壁结构面Ⅲ(3)、薄壁结构面Ⅳ(4)以及薄壁结构面Ⅴ(5)，所述薄壁结构面Ⅰ(1)为弱刚度薄壁结构件的顶面；薄壁结构面Ⅱ(2)、薄壁结构面Ⅲ(3)、薄壁结构面Ⅳ(4)以及薄壁结构面Ⅴ(5)为四个弱刚度薄壁结构件的侧面；

采用的工位快换定位装夹装置包括底座(6)、定位锥套(7)、定位销(8)、固定拉钉(9)、定位锥柄(10)、夹具(11)以及工作台(12)，所述底座(6)通过U型孔固定设置在工作台(12)上，底座(6)上部设置有与固定拉钉(9)配合的螺纹孔，底座(6)的顶面及侧面设置有与定位锥套(7)配合的配合面、螺纹孔以及定位销孔；所述定位锥套(7)上设置有沉头孔、定位销孔、定位键槽以及锥形定位面，定位锥套(7)通过沉头孔、螺钉以及定位销(8)固定设置在底座(6)上；所述定位锥柄(10)设置有锥柄、拉钉球槽、凸台定位键以及螺纹孔，定位锥柄(10)通过螺纹孔与夹具(11)连接，通过凸台定位键以及螺纹孔与底座(6)连接；所述夹具(11)包括虎钳或弹簧套；

所述工位快换定位装夹装置的定位锥面精度尺寸及形位精度＜0.002mm，其装配零件的装配基准面重要尺寸精度＜0.003mm，形位精度＜0.005mm，工位装配后的锥形定位处的轴线与机床轴线平行度＜2μm，定位锥柄重复定位精度＜2μm；

其特征是：包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、分析零件加工工艺，制作所述工位快换定位装夹装置，备料；

步骤二、确定切削用量及刀具；

步骤三、在数控系统中定义第一工位工件加工坐标系为G54坐标系；

步骤四、粗加工薄壁结构面Ⅰ(1)，半精加工薄壁结构面Ⅰ(1)，通过测头在线检测误差变形，精加工薄壁结构面Ⅰ(1)，在线检测误差变形并进行误差补偿加工，完成第一工位工件加工；

步骤五、通过工位快换定位装夹装置将工件和夹具(11)换到第二工位，在数控系统中定义第二工位工件加工坐标系为G55坐标系；

步骤六、粗加工薄壁结构面Ⅱ(2)，半精加工薄壁结构面Ⅱ(2)，通过测头在线检测误差变形，精加工薄壁结构面Ⅱ(2)，在线检测误差变形并进行误差补偿加工；

步骤七、将夹具(11)及工件在水平面内旋转180°快换安装，粗加工薄壁结构面Ⅲ(3)，半精加工薄壁结构面Ⅲ(3)，通过测头在线检测误差变形，精加工薄壁结构面Ⅲ(3)，在线检测误差变形并进行误差补偿加工，完成第二工位工件加工；

步骤八、通过工位快换定位装夹装置将工件和夹具(11)换到第三工位，在数控系统中定义第三工位工件加工坐标系为G56坐标系；

步骤九、粗加工薄壁结构面Ⅳ(4)，半精加工薄壁结构面Ⅳ(4)，在线检测误差变形，精加工薄壁结构面Ⅳ(4)，在线检测误差变形并进行误差补偿加工；

步骤十、将夹具(11)及工件在水平面内旋转180°快换安装，粗加工薄壁结构面Ⅴ(5)，半精加工薄壁结构面Ⅴ(5)，通过测头在线检测误差变形，精加工薄壁结构面Ⅴ(5)，在线检测误差变形并进行误差补偿加工，完成第三工位工件加工；

至此，弱刚度薄壁结构件的加工完成。

2.根据权利要求1所述的弱刚度薄壁结构件的加工方法，其特征是：所述步骤二中切削用量及刀具为，

粗加工薄壁轮廓采用D1mm硬质合金立铣刀，主轴转速为10000r/min～15000r/min，进给量小于500mm/min，切削深度小于100μm，留有余量小于0.2mm；

半精加工薄壁结构采用D1mmCBN铣刀，主轴转速为大于15000r/min，进给量小于100mm/min，切削深度小于25μm，留有余量小于0.05mm；

精加工薄壁结构采用D1mmCBN铣刀，主轴转速为大于20000r/min，进给量小于100mm/min，切削深度为弱刚度薄壁结构件的薄壁高度，留有余量为在线检测误差变形获得的误差补偿值。

3.根据权利要求1所述的弱刚度薄壁结构件的加工方法，其特征是：所述加工的弱刚度薄壁结构件外轮廓基准面重要尺寸精度＜0.01mm，形位精度＜0.02mm，对称度＜0.005mm。