专利名称：扇形段及环形段零件数控加工方法
技术领域：
本发明属于机械制造技术领域，涉及一种机械零件的加工方法，特别涉及一种扇 形段及环形段零件数控加工方法。
背景技术：
在航空发动机和其它加工领域，有许多扇形段零件，这些零件毛料成型采用精密 铸造，加工的部位根据加工需要，留有3mm 5mm加工余量，主要加工上下端面、左右侧面、 内外圆弧面、凸台外端面和孔，其结构特点是成套的扇形段直径大，内圆弧面的圆度精度要 求高，装夹难度大；通常的数控加工方法是将几块同样的零件成组装夹在环形夹具上进行 车加工和铣加工，对一些圆弧直径很大的零件，需要制造相应的很大直径的夹具，不仅夹具 成本高、制造困难，还需要采用大型数控车床和价格昂贵的大型铣床。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种大直径的扇形段及环形段零 件的数控加工方法，该数控加工方法在夹具上装夹单个零件，且数控程序的零点位置不设 在零件的圆弧面的中轴线上，而且可以将零件和夹具放在方便加工的位置，不用制造大型 的环形夹具和大型的加工机床，能够用中型数控机床加工大直径的扇形段及环形段零件。本发明的扇形段及环形段零件的数控加工方法，按以下步骤进行
1)确定零件基准
先在零件毛料上划线，再进行零件毛料状态的划线检查，然后将零件毛料上、下端面进 行粗铣，将粗铣后零件的下端面确定为轴向基准；
2)车加工零件的内圆弧面
将零件的轴向基准置于环形夹具上，并对零件的内圆弧面的下部定位，同时将零件的 上端面压紧；车加工分粗、精两个阶段，粗车加工先去除70% 80%的加工余量，精车加工去 除剩余的加工余量，为了保证零件的内圆弧面的圆度，需要控制切削应力，因此，车刀刀尖R 不能过大，采用R0. 8mm，进给速度控制在0. 1 0. 15mm/r ；
3)数控铣加工零件的凸台的端面、零件的外圆弧面和钻孔 I )装夹和定位零件
加工机床选用带旋转工作台的数控加工中心，先在零件的外圆弧面的竖直中心线上画 0刻度线1，夹具采用截取环形夹具的一段作为铣加工零件的夹具，装夹单个零件，将零件 的轴向基准置于夹具上，并将零件找正使0刻度线1与Z轴处在同一个垂直平面上，然后对 零件的内圆弧面的下部定位，同时将零件的上端面压紧；
II)确定坐标值在图2中，S点为零件在X、Z坐标平面上的圆弧的圆心，T点为旋转工 作台在x、z坐标平面上的旋转中心，T点也作为X轴和Z轴的坐标零点，将零件上的0刻度 线1在数控机床上的角向位置作为角向零点，孔的中心线与Z轴的夹角为β °，如果工作台 旋转，见图4，这时孔的中心线将会Z轴平行，这时孔的中心线与Z轴距离为C，此时，T
3点到凸台的端面的垂直距离为a，凸台的端面与孔的中心线的交点为K ； K点相对X、Z坐标系的坐标(X，Z)为: 如果K点在Z轴的左边，即在X轴的正方向 X=C= (R-r)*SIN (β)； Z = Rl-b=Rl-(R-r)*C0S(3 )； 如果K点在Z轴的右边，即在X轴的负方向 X=- (R-r)*SIN (β)； Z = Rl-b=Rl-(R-r)*C0S(3 )； 其中R为零件在X、Z坐标平面上的内圆弧的半径； Rl为零件在X、Z坐标平面上的圆弧的圆心到凸台的端面的垂直距离； r为零件在X、Z坐标平面上的内圆弧的角向零点位置到X轴和Z轴的坐标零点T点的 距离；
Rl、R为已知值，r为在装夹和定位零件后的测量值；
III)编制数控程序
依据II)确定坐标值中的公式编制铣加工凸台的端面的程序 依据II)确定坐标值中的公式编制铣加工零件的外圆弧面的程序 加工原理将零件的外圆弧面每5度划分为一个加工区域，每个加工区域按照角度分 成500等份，在卧式四坐标数控加工中心上进行加工； 依据II)确定坐标值中的公式编制钻孔的程序
IV)加工零件将零件装夹定位后，测量零件在X、Z坐标平面上的内圆弧的角向零点位 置到X轴和Z轴的坐标零点T点的距离r值，然后选用数控加工中心，将r值输入数控机床 或在编程中指定，按工艺文件及加工中心操作说明对零件进行加工。本发明的扇形段及环形段零件的数控加工方法，在夹具上装夹单个零件，且数控 程序的零点位置不设在零件的圆弧面的中轴线上，而且可以将零件和夹具放在方便加工的 位置，不用制造大型的环形夹具和大型的加工机床，能够用中型数控机床加工大直径的扇 形段及环形段零件，且零件装夹和加工方便，数控程序编制快捷。
图1为零件的主视图2为图1的沿D-D线的剖面图 图3为图1的沿C-C线的剖面图 图4为图3的零件剖面沿T点旋转β °后的示意图 图中1、0刻度线。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述 实施例扇形段零件的尺寸如下
见图 2，Rl=880. 28mm, R=870. 28，β =15. 667 ； 本发明的扇形段及环形段零件的数控加工方法，按以下步骤进行1)确定零件基准
先在零件毛料上划线，再进行零件毛料状态的划线检查，然后将零件毛料上、下端面进 行粗铣，将粗铣后零件的下端面确定为轴向基准；
2)车加工零件的内圆弧面
将零件的轴向基准置于环形夹具上，并对零件的内圆弧面的下部定位，同时将零件的 上端面压紧；车加工分粗、精两个阶段，粗车加工先去除70% 80%的加工余量，精车加工去 除剩余的加工余量，为了保证零件的内圆弧面的圆度，需要控制切削应力，因此，车刀刀尖R 不能过大，采用R0. 8mm，进给速度控制在0. 1 0. 15mm/r ；
3)数控铣加工零件的凸台的端面、零件的外圆弧面和钻孔 I )装夹和定位零件
加工机床选用带旋转工作台的数控加工中心，先在零件的外圆弧面的竖直中心线上画 0刻度线1，夹具采用截取环形夹具的一段作为铣加工零件的夹具，装夹单个零件，将零件 的轴向基准置于夹具上，并将零件找正使0刻度线1与Z轴处在同一个垂直平面上，然后对 零件的内圆弧面的下部定位，同时将零件的上端面压紧；
II)确定坐标值
在图2中，S点为零件在X、Z坐标平面上的圆弧的圆心，T点为旋转工作台在X、Z坐标 平面上的旋转中心，T点也作为X轴和Z轴的坐标零点，将零件上的0刻度线1在数控机床 上的角向位置作为角向零点，孔的中心线与Z轴的夹角为β °，如果工作台旋转β °，见图 4，这时孔的中心线将会Z轴平行，这时孔的中心线与Z轴距离为C，此时，T点到凸台的端面 的垂直距离为a，凸台的端面与孔的中心线的交点为K ； K点相对X、Z坐标系的坐标(X，Z)为: 如果K点在Z轴的左边，即在X轴的正方向 X=C= (R-r)*SIN (β)； Z = Rl-b=Rl-(R-r)*C0S(3 )； 如果K点在Z轴的右边，即在X轴的负方向 X=- (R-r)*SIN (β)； Z = Rl-b=Rl-(R-r)*C0S(3 )； 其中R为零件在X、Z坐标平面上的内圆弧的半径； Rl为零件在X、Z坐标平面上的圆弧的圆心到凸台的端面的垂直距离； r为零件在X、Z坐标平面上的内圆弧的角向零点位置到X轴和Z轴的坐标零点T点的 距离；
Rl、R为已知值，r为在装夹和定位零件后的测量值；
III)编制数控程序
依据II)确定坐标值中的公式编制铣加工凸台的端面的程序
；%_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
依据II)确定坐标值中的公式编制铣加工零件的外圆弧面的程序 加工原理将零件的外圆弧面每5度划分为一个加工区域，每个加工区域按照角度分 成500等份，在卧式四坐标数控加工中心上进行加工； 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 ；加工后抬刀 5mm
ENDFOR
依据II)确定坐标值中的公式编制数控中心钻孔的程序
；%_NS1000 _MPF
T=，，T_D20，，
L700
N5 G54 Dl
NlO G90 G17 GO XO Y600 Z800 AO BO M03 S400
权利要求
1. 一种扇形段及环形段零件数控加工方法，其特征在于按以下步骤进行1)确定零件基准先在零件毛料上划线，再进行零件毛料状态的划线检查，然后将零件毛料上、下端面进 行粗铣，将粗铣后零件的下端面确定为轴向基准；2)车加工零件的内圆弧面车加工分粗、精两个阶段，粗车加工先去除70% 80%的加工余量，精车加工去除剩余 的加工余量；3)数控铣加工零件的凸台的端面、零件的外圆弧面和钻孔 I )装夹和定位零件II)确定坐标值III)编制数控程序编制铣加工凸台的端面的程序； 编制铣加工零件的外圆弧面的程序； 编制钻孔的程序；IV)加工零件。
全文摘要
一种扇形段及环形段零件的数控加工方法，该数控加工方法在夹具上装夹单个零件，且数控程序的零点位置不设在零件的圆弧面的中轴线上，而且可以将零件和夹具放在方便加工的位置，不用制造大型的环形夹具和大型的加工机床，能够用中型数控机床加工大直径的扇形段及环形段零件，且零件装夹和加工方便，数控程序编制快捷。
文档编号B23P13/00GK102091908SQ20101061655
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者周代忠, 师俊东, 郑忆南 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司