CN107931691A - 一种飞行器大型弧形结构件加工方法及加工用错齿t型刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种飞行器大型弧形结构件加工方法及加工用错齿T型刀，首先采用“硬质合金错齿T型刀”加工零件；自己设计刀具，将刀具刃口错齿分别布置在刀体的上下两平面上。然后经过备锻件‑检验‑零件粗加工‑热处理‑零件精加工‑检验的加工工艺，使得加工的零件表面质量好、零件合格率高，零件加工的工作效率高，减少钳工打磨工序，减少零件受人为因素的影响，缩短交付周期。

Description

一种飞行器大型弧形结构件加工方法及加工用错齿T型刀

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种飞行器大型弧形结构件加工方法及加工用错齿T型刀。

背景技术

T型刀是装配于铣床上用于铣削工件T型凹槽、侧面凹槽的刀具。T型刀又叫T型铣刀、半圆铣刀、键槽铣刀，可以完美的加工T型凹槽、侧面凹槽加工．在高温下正常维持切削性能。

例如中国实用新型专利号为200820054142.6名为T型铣刀的专利，公开的T型刀，其包括刀柄和刀体，刀体为错齿和两侧开齿，角度分别为1~2°和10~12°，通过使用该刀具后，其所达到的效果是机床震动减小、切削轻巧、零件受力更加均匀，效率更高、零件的表面质量更好，刀具受损更小。

在加工飞行器大型弧形结构件时，特别是某些型号的飞机弧形结构件，由于零件本身尺寸较大，比例:长×宽×高为2580mm×540mm×140mm，且零件结构为中空的盒型腔梁（如图1）。首先是这种结构件采用现有的一般的加工方法和工艺不能对零件有效的完成加工。其次在对结构件的内腔加工时只能采用成型刀具加工，但由于刀具参数、加工参数等因素的影响，会对加工件造成以下不足，

1）零件质量差；在加工过程中由于刀具吃的是满刀，零件加工过程中刀具受力较大，切削震动明显，造成零件加工面出现大量弹刀纹，弹刀纹呈条装分布在零件表面上，严重影响零件表面质量，且弹刀纹严重时会零件过切，造成零件加工面的表面质量差，且容易使内腔壁过切。

2）内腔根部残留较多；在加工过程中，刀具满刀切削使刀具震动，在内腔壁根部会出现残留；

3）增加钳工打磨量；加工后由于表面质量差和腔壁根部有残留，需钳工工序打磨抛光，使零件质量受人为因素影响较大。

4）零件加工周期变长；零件增加钳工打磨工序，打磨时间较长，延长了零件的整体加工周期。

除此之外现有的飞行器大型弧形结构件的加工工艺存在效率低、加工周期长等问题。

发明内容

为了克服上述存在之不足，本发明在此提供一种设计合理、结构简单、使用方便加工周期短的飞行器大型弧形结构件加工方法及加工用错齿T型刀。

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案如下：

首先本发明提供了一种飞行器大型弧形结构件加工用错齿T型刀，其包括刀柄、刀颈和刀体，所述刀柄通过圆台体与刀颈连接，刀颈连接刀体，所述刀柄直径大于刀颈和圆台体，刀柄、圆台体、刀颈和刀体连接呈一体后整体呈T型，其特征在于：所述刀体的刃口错齿分别布置在刀体的上下两平面上。

本发明为了防止掉刀情况发生，因此在所述刀柄上设置有螺纹孔，并在刀具夹头上设置锁紧刀具的锁紧块，使刀具能够在任何情况下都能与刀具夹头保持锁紧状态，防止掉刀的发生。

本发明中的进一步优选方案是：所述刀体的刃口数为6刃或8刃或10刃，且所述刃口与水平方向夹角α为7°~9°，刃口与竖向夹角β为5°~8°。其中所述刃口与水平方向夹角α最好为7°，刃口与竖向夹角β最好为5°。

本发明还提供了一种飞行器大型弧形结构件加工方法，其包括以下步骤：

1)备锻件：对锻件的外形尺寸、材料组织、材料成分进行检查合格后进行备用；

2)零件粗加工：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为2~5mm，然后再绕零件侧壁加工进刀，进刀步距为0.5mm~1mm，单边留加工余量1mm~3mm。本发明粗加工预留的余量不能过大和过小。过大会影响加工应力的释放，会造成精加工后应力继续释放，使零件变形；过小的加工预留量，会造成零件应力释放变形后，精加工余量不足。试切证明1~3mm的加工余量，既能有效去除加工应力，又能保证精加工时余量足够。

3)热处理：对零件粗加工完成后的零件进行退火处理，炉温≤200℃时入炉，入炉后升温，升温速度≤100℃/小时，温度升温到650℃±10℃，保温3小时后随炉冷却至≤200℃时出炉；

4)零件精加工：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为2mm~3mm，侧壁加工到符合设计图纸要求的厚度；

5)检验：检验产品质量筛选出不合格产品。

本发明所提供的加工方法的进一步优选技术方案是：所述步骤3)中的进刀速度为500~600mm/min，主轴转速1000~1200r/min。

本发明所提供的加工方法的进一步优选技术方案是：所述步骤5）中进刀速度为100~120mm/min，主轴转速500~600r/min。

本发明所提供的加工方法的进一步优选技术方案是所述粗加工时：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为3mm，然后再绕零件侧壁加工进刀，进刀步距为0.5mmmm，单边留加工余量2mm。

本发明所提供的加工方法的进一步优选技术方案是：零件精加工时：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为2.8mm。

本发明的有益效果如下：

优点1.采用特制的硬质合金错齿T型刀具加工，使得加工后的零件表面质量好、零件合格率高。

优点2.采用特制的硬质合金错齿T型刀具加工，零件加工的工作效率高，减少了钳工打磨工序，还减少了零件受人为因素的影响，缩短交付周期。

优点3.采用特制的硬质合金错齿T型刀具加工，在刀柄处增加螺纹孔，使得刀具可以与夹头锁紧结构，防止加工中掉刀的发生，使零件因掉刀而过切的几率降到最低。

优点4、采用本发明的刀具和加工工艺消除了腔体根部余料残留，减少钳工打磨工序，缩短整体加工周期。

附图说明

图1是本发明加工件结构示意图；

图2是本发明中T型刀结构示意图；

图3是本发明对工件加工状态示意图；

图中：刀柄1，圆台体2，刀颈3，刀体4，刃口5，螺纹孔6。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

如图2所示，本发明在此提供一种硬质合金错齿T型刀用于飞行器大型弧形结构件加工，一种飞行器大型弧形结构件加工用错齿T型刀，其包括刀柄1、刀颈3和刀体4，所述刀柄1通过圆台体2与刀颈3连接，刀颈3连接刀体4。所述刀柄1直径大于刀颈3和圆台体2，刀柄1、圆台体2、刀颈3和刀体4连接呈一体后整体呈T型。

本发明的改进点第一是在将所述刀体4的刃口5错齿分别布置在刀体1的上下两平面上。其中进一步的将刀体的刃口数设置为6刃或8刃或10刃，并将刃口5与水平方向夹角α设置为6°~8°最好是7°，将刃口5与竖向夹角β设置为4°~6°，最好是5°。

第二是将所述刀柄1上设置有螺纹孔6。由于刀具在切削过程中，受到的冲击力较大，刀具容易出现掉刀现象，故在刀具刀柄1上设置螺纹孔6，并在刀具夹头上设置锁紧刀具的锁紧块，使刀具能够在任何情况下都能与刀具夹头保持锁紧状态，防止掉刀的发生。设置该螺纹孔6后能有效防止弹刀纹的出现，表面加工的光洁度可以达到Ra3.2以上。

如图3所示：利用上述的T型刀具对飞行器大型弧形结构件进行加工，其具体的加工方法如下：

1）备锻件：对锻件的外形尺寸、材料组织、材料成分进行检查合格后进行备用；

2）零件粗加工：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为3mm，然后再绕零件侧壁加工进刀，进刀步距为0.5mm，单边留加工余量2mm，粗加工切削参数为：主轴转速1000~1200r/min，进刀速度为500~600mm/min；

3）热处理：对零件粗加工完成后的零件进行退火处理，炉温≤200℃时入炉，入炉后升温，升温速度≤100℃/小时，温度升温到650℃±10℃，保温3小时后随炉冷却至≤200℃时出炉；

4）零件精加工：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为2.8mm，侧壁加工到符合设计图纸要求的厚度，精加工切削参数为：主轴转速500~600r/min，进刀速度为100~120mm/min；

5）检验：检验产品质量筛选出不合格产品。

该工艺中的粗加工时：粗加工时：每次进刀步距可以选择为2~5mm，然后再绕零件侧壁加工进刀，进刀步距为可以选择0.5~1mm，单边留加工余量可以是1~3mm。粗加工切削参数为：主轴转速1000~1200r/min，进刀速度为500~600mm/min。

在精加工时：每次进刀步距可以为2~3mm，侧壁加工到位，精加工切削参数为：主轴转速500~600r/min，进刀速度为100~120mm/min。

为了便于检测产品及加工的工艺本发明做出如下实验比对，以下实验是在所有加工工艺参数相同的情况下得出。（刀具倾角越大，刀具越锋利，但使用寿命会缩短，刀具倾角越小，刀具边钝，使用寿命增加，但会出现弹刀）。

由此表可以看出本发明中所提出的T型刀具有以下明显的优点：零件表面质量更好、零件合格率更高、不会出现弹刀的情况发生，生产周期更短。

由此表可以看出经过本发明的工艺生产出的零件相比现有大幅提高产品质量。（步距越小，零件表面质量有改善，但加工效率变低，步距越大，加工效率提高，但表面质量降低当选择3mm和2.8mm综合效果是最好的）。本发明通过对角度和步进距离的优化选择最大限度地提高了生产加工效率，具有较强的实用性。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种飞行器大型弧形结构件加工用错齿T型刀，其包括刀柄、刀颈和刀体，所述刀柄通过圆台体与刀颈连接，刀颈连接刀体，所述刀柄直径大于刀颈和圆台体，刀柄、圆台体、刀颈和刀体连接呈一体后整体呈T型，其特征在于：所述刀体的刃口错齿分别布置在刀体的上下两平面上。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器大型弧形结构件加工用错齿T型刀，其特征在于所述刀柄上设置有螺纹孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种飞行器大型弧形结构件加工用错齿T型刀，其特征在于所述刀体的刃口数为6刃或8刃或10刃，且所述刃口与水平方向夹角α为7°~9°，刃口与竖向夹角β为5°~8°。

4.根据权利要求3所述的一种飞行器大型弧形结构件加工用错齿T型刀，其特征在于所述刃口与水平方向夹角α为7°，刃口与竖向夹角β为5°。

5.一种飞行器大型弧形结构件加工方法，其特征在于：包括以下步骤

备锻件：对锻件的外形尺寸、材料组织、材料成分进行检查合格后进行备用；

零件粗加工：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为2~5mm，然后再绕零件侧壁加工进刀，进刀步距为0.5mm~1mm，单边留加工余量1mm~3mm；

热处理：对零件粗加工完成后的零件进行退火处理，炉温≤200℃时入炉，入炉后升温，升温速度≤100℃/小时，温度升温到650℃±10℃，保温3小时后随炉冷却至≤200℃时出炉；

零件精加工：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为2mm~3mm，侧壁加工到符合设计图纸要求的厚度；

检验：检验产品质量筛选出不合格产品。

6.根据权利要求5所述一种飞行器大型弧形结构件加工方法 ，其特征在于：所述步骤3)中的进刀速度为500~600mm/min，主轴转速1000~1200r/min。

7.根据权利要求5所述一种飞行器大型弧形结构件加工方法，其特征在于：所述步骤5）中进刀速度为100~120mm/min，主轴转速500~600r/min。

8.根据权利要求5所述一种飞行器大型弧形结构件加工方法 ，其特征在于：所述粗加工时：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为3mm，然后再绕零件侧壁加工进刀，进刀步距为0.5mm，单边留加工余量2mm。

9.根据权利要求5所述一种飞行器大型弧形结构件加工方法，其特征在于：零件精加工时：先在“Z”轴方向进刀，每次进刀步距为2.8mm。