[发明专利]薄壁T型筋数控加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，特别是针对飞机零件典型结构的数控加工方法。

背景技术

在飞机零件中，T型筋结构是一类十分普遍的典型结构，广泛应用于各类飞机典型零件的结构设计中，用以提高零件的结构刚性、以及与其它零件进行连接。尤其是在整体壁板类零件中，T型筋结构十分典型。

而在现代飞机零件结构设计过程中，由于控制重量的需要，T型筋壁厚相对较小，T型筋高度与壁厚之比往往达到12至20倍，这就给数控加工带来很大的困难。

首先，由于T型筋壁厚小，高度与壁厚之比大，因此在切削加工时刚性相对较弱，造成切削振颤加剧，无法保证切削表面质量，甚至无法继续加工。

其次，由于薄壁带来的切削让刀现象也会使加工尺寸无法保证。

第三，由于T型筋结构的加工部位大部分在被遮挡的半封闭状态下，需要用T型刀具加工，切削接触面大，切削抗力也大，加剧了切削振颤和切削让刀现象。

因此，T型筋，尤其是薄壁T型筋往往是大型飞机零件加工中影响加工效率和质量的一个关键因素。

在以往的此类零件加工时，通常采取牺牲加工效率的办法进行加工，不仅加工效率大大降低，加工表面质量也不理想。本发明的目的旨在克服以上困难，保证此类零件的加工效率和质量。

发明内容

本发明公开了一种针对薄壁T型筋结构(如图1所示)的数控加工方法，用以解决薄壁T型筋结构切削振颤和切削让刀等问题，保证薄壁T型筋结构的数控加工效率和质量。

薄壁T型筋的数控加工方法，将待加工毛料装夹在数控机床上，加工的特别方法是首先完成薄壁T型筋结构的粗加工，以T型筋顶部平面两侧为界逐层均匀去除多余材料，形成一个含有T型筋的、断面为长方形的粗加工件；其次完成薄壁T型筋结构的开敞部位的精加工，先加工T型筋顶部到最终尺寸，再将T型筋两侧根部外延部位加工到最终尺寸；最后分层对称精加工T型筋立筋两侧余量到最终尺寸。

通过上述加工方法，薄壁T型筋在被加工的过程中刚性得到保证，从而大幅度减小切削振颤和切削让刀等现象，保证薄壁T型筋结构的数控加工效率和质量。

以下结合实施例及附图对该发明作进一步描述。

附图说明：

图1典型薄壁T型筋结构零件剖面示意图。

图2薄壁T型筋结构粗加工后的状态示意图。

图3薄壁T型筋结构的开敞部位精加工后的状态示意图。

图4用T型铣刀加工被T型筋凸缘遮挡部分的状态示意图。

图5T型铣刀结构示意

图中编号说明：1T型筋结构、2立筋、3腹板、4顶部面、5柱状粗加工件、6立筋余量、7T型铣刀、8第一层余量、9中间层余量、10最后一层余量

具体实施例

以下以带薄壁T型筋结构的飞机壁板零件为例进行说明。

参见附图，图1为带薄壁T型筋结构的飞机壁板局部剖面示意图。根据飞机的结构设计，机翼壁板的腹板3与T型筋结构1是一个整体结构件，需要通过数控加工精确成型，T型筋结构有较宽的顶部面4，以及较薄的中部立筋2，T型筋的根部与腹板3延伸为一体结构。对于T型筋的加工，控制其加工振颤、变形和提高加工效率是本发明致力解决的问题。

首先采用普通立铣刀完成壁板的粗加工，粗加工完成后的状态如图2所示。粗加工逐层均匀去除T型筋顶部平面两侧的多余材料，形成一个断面为长方形的柱状粗加工件5，该粗加工件除T型筋中部立筋两侧部位，其余只均匀保留一层约3mm的精加工余量。

其次采用普通立铣刀完成壁板开敞部位的精加工，加工完成后的状态如图3所示。先加工T型筋顶部平面4的上侧面和两端侧面到最终尺寸，再将T型筋根部连接的壁板腹板以及其它开敞部位加工到最终尺寸。

然后，采用T型铣刀7(如图4所示)，加工T型筋的立筋余量6，保证薄壁T型筋的所有壁厚尺寸。实施中对T型筋立筋两侧的余量6沿高度方向分为多层，由上至下依次逐层对称加工。

先加工第一层余量8，保证T型筋顶部面4和立筋2上部的厚度，加工这部分时，刀具轨迹为与立筋垂直的轴向一层，径向根据径向余量大小均匀分为四层，每层约6mm，刀具由外至里逐层切削，加工完立筋一侧后，再加工对称的另一侧，直到最终尺寸。可以通过轴向微调来消除轴向对刀误差，保证T型筋顶部面4的厚度。