扇形段及環形段零件數控加工方法
2023-10-11 02:48:04 2
專利名稱：扇形段及環形段零件數控加工方法
技術領域：
本發明屬於機械製造技術領域，涉及一種機械零件的加工方法，特別涉及一種扇 形段及環形段零件數控加工方法。
背景技術：
在航空發動機和其它加工領域，有許多扇形段零件，這些零件毛料成型採用精密 鑄造，加工的部位根據加工需要，留有3mm 5mm加工餘量，主要加工上下端面、左右側面、 內外圓弧面、凸臺外端面和孔，其結構特點是成套的扇形段直徑大，內圓弧面的圓度精度要 求高，裝夾難度大；通常的數控加工方法是將幾塊同樣的零件成組裝夾在環形夾具上進行 車加工和銑加工，對一些圓弧直徑很大的零件，需要製造相應的很大直徑的夾具，不僅夾具 成本高、製造困難，還需要採用大型數控車床和價格昂貴的大型銑床。
發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種大直徑的扇形段及環形段零 件的數控加工方法，該數控加工方法在夾具上裝夾單個零件，且數控程序的零點位置不設 在零件的圓弧面的中軸線上，而且可以將零件和夾具放在方便加工的位置，不用製造大型 的環形夾具和大型的加工工具機，能夠用中型數控工具機加工大直徑的扇形段及環形段零件。本發明的扇形段及環形段零件的數控加工方法，按以下步驟進行
1)確定零件基準
先在零件毛料上劃線，再進行零件毛料狀態的劃線檢查，然後將零件毛料上、下端面進 行粗銑，將粗銑後零件的下端面確定為軸向基準；
2)車加工零件的內圓弧面
將零件的軸向基準置於環形夾具上，並對零件的內圓弧面的下部定位，同時將零件的 上端面壓緊；車加工分粗、精兩個階段，粗車加工先去除70% 80%的加工餘量，精車加工去 除剩餘的加工餘量，為了保證零件的內圓弧面的圓度，需要控制切削應力，因此，車刀刀尖R 不能過大，採用R0. 8mm，進給速度控制在0. 1 0. 15mm/r ；
3)數控銑加工零件的凸臺的端面、零件的外圓弧面和鑽孔 I )裝夾和定位零件
加工工具機選用帶旋轉工作檯的數控加工中心，先在零件的外圓弧面的豎直中心線上畫 0刻度線1，夾具採用截取環形夾具的一段作為銑加工零件的夾具，裝夾單個零件，將零件 的軸向基準置於夾具上，並將零件找正使0刻度線1與Z軸處在同一個垂直平面上，然後對 零件的內圓弧面的下部定位，同時將零件的上端面壓緊；
II)確定坐標值在圖2中，S點為零件在X、Z坐標平面上的圓弧的圓心，T點為旋轉工 作臺在x、z坐標平面上的旋轉中心，T點也作為X軸和Z軸的坐標零點，將零件上的0刻度 線1在數控工具機上的角向位置作為角向零點，孔的中心線與Z軸的夾角為β °，如果工作檯 旋轉，見圖4，這時孔的中心線將會Z軸平行，這時孔的中心線與Z軸距離為C，此時，T
3點到凸臺的端面的垂直距離為a，凸臺的端面與孔的中心線的交點為K ； K點相對X、Z坐標系的坐標(X，Z)為: 如果K點在Z軸的左邊，即在X軸的正方向 X=C= (R-r)*SIN (β)； Z = Rl-b=Rl-(R-r)*C0S(3 )； 如果K點在Z軸的右邊，即在X軸的負方向 X=- (R-r)*SIN (β)； Z = Rl-b=Rl-(R-r)*C0S(3 )； 其中R為零件在X、Z坐標平面上的內圓弧的半徑； Rl為零件在X、Z坐標平面上的圓弧的圓心到凸臺的端面的垂直距離； r為零件在X、Z坐標平面上的內圓弧的角向零點位置到X軸和Z軸的坐標零點T點的 距離；
Rl、R為已知值，r為在裝夾和定位零件後的測量值；
III)編制數控程序
依據II)確定坐標值中的公式編制銑加工凸臺的端面的程序 依據II)確定坐標值中的公式編制銑加工零件的外圓弧面的程序 加工原理將零件的外圓弧面每5度劃分為一個加工區域，每個加工區域按照角度分 成500等份，在臥式四坐標數控加工中心上進行加工； 依據II)確定坐標值中的公式編制鑽孔的程序
IV)加工零件將零件裝夾定位後，測量零件在X、Z坐標平面上的內圓弧的角向零點位 置到X軸和Z軸的坐標零點T點的距離r值，然後選用數控加工中心，將r值輸入數控工具機 或在編程中指定，按工藝文件及加工中心操作說明對零件進行加工。本發明的扇形段及環形段零件的數控加工方法，在夾具上裝夾單個零件，且數控 程序的零點位置不設在零件的圓弧面的中軸線上，而且可以將零件和夾具放在方便加工的 位置，不用製造大型的環形夾具和大型的加工工具機，能夠用中型數控工具機加工大直徑的扇 形段及環形段零件，且零件裝夾和加工方便，數控程序編制快捷。
圖1為零件的主視圖2為圖1的沿D-D線的剖面圖 圖3為圖1的沿C-C線的剖面圖 圖4為圖3的零件剖面沿T點旋轉β °後的示意圖 圖中1、0刻度線。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述 實施例扇形段零件的尺寸如下
見圖 2，Rl=880. 28mm, R=870. 28，β =15. 667 ； 本發明的扇形段及環形段零件的數控加工方法，按以下步驟進行1)確定零件基準
先在零件毛料上劃線，再進行零件毛料狀態的劃線檢查，然後將零件毛料上、下端面進 行粗銑，將粗銑後零件的下端面確定為軸向基準；
2)車加工零件的內圓弧面
將零件的軸向基準置於環形夾具上，並對零件的內圓弧面的下部定位，同時將零件的 上端面壓緊；車加工分粗、精兩個階段，粗車加工先去除70% 80%的加工餘量，精車加工去 除剩餘的加工餘量，為了保證零件的內圓弧面的圓度，需要控制切削應力，因此，車刀刀尖R 不能過大，採用R0. 8mm，進給速度控制在0. 1 0. 15mm/r ；
3)數控銑加工零件的凸臺的端面、零件的外圓弧面和鑽孔 I )裝夾和定位零件
加工工具機選用帶旋轉工作檯的數控加工中心，先在零件的外圓弧面的豎直中心線上畫 0刻度線1，夾具採用截取環形夾具的一段作為銑加工零件的夾具，裝夾單個零件，將零件 的軸向基準置於夾具上，並將零件找正使0刻度線1與Z軸處在同一個垂直平面上，然後對 零件的內圓弧面的下部定位，同時將零件的上端面壓緊；
II)確定坐標值
在圖2中，S點為零件在X、Z坐標平面上的圓弧的圓心，T點為旋轉工作檯在X、Z坐標 平面上的旋轉中心，T點也作為X軸和Z軸的坐標零點，將零件上的0刻度線1在數控工具機 上的角向位置作為角向零點，孔的中心線與Z軸的夾角為β °，如果工作檯旋轉β °，見圖 4，這時孔的中心線將會Z軸平行，這時孔的中心線與Z軸距離為C，此時，T點到凸臺的端面 的垂直距離為a，凸臺的端面與孔的中心線的交點為K ； K點相對X、Z坐標系的坐標(X，Z)為: 如果K點在Z軸的左邊，即在X軸的正方向 X=C= (R-r)*SIN (β)； Z = Rl-b=Rl-(R-r)*C0S(3 )； 如果K點在Z軸的右邊，即在X軸的負方向 X=- (R-r)*SIN (β)； Z = Rl-b=Rl-(R-r)*C0S(3 )； 其中R為零件在X、Z坐標平面上的內圓弧的半徑； Rl為零件在X、Z坐標平面上的圓弧的圓心到凸臺的端面的垂直距離； r為零件在X、Z坐標平面上的內圓弧的角向零點位置到X軸和Z軸的坐標零點T點的 距離；
Rl、R為已知值，r為在裝夾和定位零件後的測量值；
III)編制數控程序
依據II)確定坐標值中的公式編制銑加工凸臺的端面的程序
；%_NS1000 _MPF
T=，，T_D20，，
L700
N5 G54 Dl
NlO G90 G17 GO XO Y600 Z800 AO BO M03 S400N15 B15. 667
N17 TRANS X=(870. 28-r)*SIN (15.667) Ζ=880· 28-(870. 28_r) *C0S (15. 667) MSG(」X=」《$P_UIFR[$P_UIFRNUM，X，TR] 」 Z=」 <<$P_UIFR[$P_UIFRNUM, Z, TR]) MOO N20 GO XlO N23 Y250 N27 ZO
N30 GOl Y230 FlOO N40 GO Z300 N45 Y500 N50 B-15.483
N55 TRANS X=(870. 28-r)*SIN(15. 667) Z=880. 28-(870. 28-r) *C0S(15. 667) N65 Y250 N75 ZO
N80 GOl Y230 FlOO
N85 GO Z300
N90 Y500
TRANS
TRAFOOF
M05
M30
依據II)確定坐標值中的公式編制銑加工零件的外圓弧面的程序 加工原理將零件的外圓弧面每5度劃分為一個加工區域，每個加工區域按照角度分 成500等份，在臥式四坐標數控加工中心上進行加工； FOR NUM= TT 500 R5=R2+0. 01 ；每次增加0. 01度 A=R5 B=R5 YO
GOl X= (R-r)*SIN(^) Z=Rl-(R_r)*CTS(β ) FlOO Y40 Z=Rl-(R-r)*CTS(^)+5 ；加工後抬刀 5mm
ENDFOR
依據II)確定坐標值中的公式編制數控中心鑽孔的程序
；%_NS1000 _MPF
T=，，T_D20，，
L700
N5 G54 Dl
NlO G90 G17 GO XO Y600 Z800 AO BO M03 S400
權利要求
1. 一種扇形段及環形段零件數控加工方法，其特徵在於按以下步驟進行1)確定零件基準先在零件毛料上劃線，再進行零件毛料狀態的劃線檢查，然後將零件毛料上、下端面進 行粗銑，將粗銑後零件的下端面確定為軸向基準；2)車加工零件的內圓弧面車加工分粗、精兩個階段，粗車加工先去除70% 80%的加工餘量，精車加工去除剩餘 的加工餘量；3)數控銑加工零件的凸臺的端面、零件的外圓弧面和鑽孔 I )裝夾和定位零件II)確定坐標值III)編制數控程序編制銑加工凸臺的端面的程序； 編制銑加工零件的外圓弧面的程序； 編制鑽孔的程序；IV)加工零件。
全文摘要
一種扇形段及環形段零件的數控加工方法，該數控加工方法在夾具上裝夾單個零件，且數控程序的零點位置不設在零件的圓弧面的中軸線上，而且可以將零件和夾具放在方便加工的位置，不用製造大型的環形夾具和大型的加工工具機，能夠用中型數控工具機加工大直徑的扇形段及環形段零件，且零件裝夾和加工方便，數控程序編制快捷。
文檔編號B23P13/00GK102091908SQ20101061655
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者周代忠, 師俊東, 鄭憶南 申請人:瀋陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司