一种15-5PH固溶钢闭角型腔类零件的铣削加工工艺的制作方法

本发明涉及固溶钢零件的铣削加工工艺，属于航空精密制造加工领域，具体涉及一种15-5ph固溶钢闭角型腔类零件的铣削加工工艺。

背景技术：

15-5ph固溶钢是一种十分重要的高强度结构钢材，因其具有强度高、耐腐蚀性好、抗振性强等特点而被广泛应用在航空航天制造加工领域。

闭角型腔结构是典型的五轴零件加工特征。一方面，闭角结构决定了加工过程中五轴机床需要摆至一定的角度来切削零件，以满足尺寸与精度要求；另一方面，型腔结构决定了在选取刀具时要重点考虑刀具的刚性、动平衡性，机床的切削参数，以采用的合适刀具长径比，从而尽量避免刀杆过长引起刚性不足，造成加工振刀，保证零件表面加工质量；最后，15-5ph固溶钢类材料在实际工艺方案编排中，还要充分考虑材料热处理后的应力变形、实际加工中的刀具磨损、实际切削参数的配备选用等问题；因此，上述加工特性就决定了该固溶钢加工工艺对机床、刀具、加工方法提出了更高标准的要求，除了选择性能优异的五轴强力铣削机床，配备合适的加工刀具，选用合理的切削参数之外，更需要提出一套完整、经济、合理、高效的固溶钢类零件的加工工艺方案。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种经济、合理、高效的15-5ph固溶钢闭角型腔类零件的铣削加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种15-5ph固溶钢闭角型腔类零件的铣削加工工艺，包括以下步骤：

（1）下料；

（2）铣立方及开压板槽；

（3）钻、铰工艺孔；

（4）粗加工型腔；

（5）热处理；

（6）扩、铰工艺孔；

（7）精铣筋高；

（8）精铣腹板；

（9）精铣侧壁；

（10）插铣转角及接底角；

（11）计量检验零件。

优选的，在步骤（1）中，所下的立方料尺寸公差在+2~+5mm内。

优选的，在步骤（4）中，采用大直径大切深铣刀分层加工，走刀方式由里向外。

进一步的，在步骤（4）中，预留的切削余量不超过2mm，且刀路转角处采用转角圆弧进行过渡。

优选的，在步骤（7）中，精铣筋高按照以下加工方式进行：a.采用顺铣加工;b.斜筋采用单向顺铣行切方式，加工方向从斜面最低点到最高点。

进一步的，精铣固溶钢件的参数为：主轴转速为2000~2500r/min；进给为600~800mm/min；最大切深为0.8mm。

优选的，在步骤（8）中，下刀方式采用震荡线下刀或螺旋下刀，下刀速度为正常加工进给速度的60%，走刀方式由里至外。

优选的，在步骤（9）中，采用整体硬质合金刀具以轴向分层方式对型腔周边加工到位。

进一步的，在步骤（9）中，编程方法采用五轴侧齿行切，走刀模式采用one-way，轴向每层最大深度1mm；适当增加转角圆弧。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、极大地提高了该类零件的加工效率，有效地延长了刀具的使用寿命，大幅减少了刀具费用，节约了零件加工成本。

2、可以有效的提高零件合格率，满足实际生产节点交付。

3、该固溶钢加工工艺方案可作为参考与借鉴，在其它类似结构的零件上推广使用，获取不错的积极效益。

附图说明

图1是本发明实施例流程图；

图2是本发明实施例中零件结构示意图；

图中，1、工艺孔；2、压板槽；3、连接块；4、零件；5、型腔；6、凸台。

具体实施方式

下面结合附图1-2对本发明做进一步详述：如图1-2所示，一种15-5ph固溶钢闭角型腔类零件的铣削加工工艺，包括以下步骤：

（1）下料：确定零件材料牌号、炉批号，使所下的立方料尺寸公差应保证在+2~+5mm；所下的立方料包括零件4、通过连接块3连接于零件两端的凸台6；

（2）铣立方及开压板槽2：所铣立方上下底面保证0.1的平面度，凸台6的外侧开压板槽2，使得压板槽2能够满足实际搭压板即可；

（3）钻、铰工艺孔1：凸台6的顶端钻工艺孔1，对于15-5ph这种高强度钢来说，在实际钻孔中极易出现烧刀、断钻等情况，应着重考虑冷却液、钻削排屑以及钻头刚性，并注意多次进退刀，及时补充冷却液，勤换钻头；

（4）粗加工型腔5：考虑到钢件加工刀具磨损十分严重，对具有一定深度的需要分层粗加工（分层原则：钢件加工时间1~2h，铝件加工4~6h换算对应的分层深度)，采用大直径大切深铣刀（如焊接铣刀、硬质合金铣刀），走刀方式由里向外加工(outwardhelical或offsetonpartone-way)进行。粗加工时应预留较大的切削余量（参考ap：2mm，视机床主轴功率，刀具切削条件而定），并做好基准面定位的工作，另外粗加工时刀路转角处必须加注一定的转角圆弧进行过渡，以减少不必要的刀具冲击，延长刀具使用寿命；

（5）热处理：15-5ph固溶钢一般需要固溶后进行热处理，热处理后再自然实效48h以上，以充分释放热处理时的应力；

（6）扩、铰工艺孔：步骤同3，后将应力释放后的定位基准面处产生的变形量去除；

（7）精铣筋高：筋高一般包含平顶筋、斜筋、圆弧筋等，其加工一般安排在粗铣之后精铣腹板之前，此时加工部位刚性很强，切削稳定性较好。精铣筋高一般按照以下加工方式进行：a.采用顺铣(climb)加工，避免逆铣（conventional），这样刀具在切离时切屑很薄，不易造成粘刀。b.斜筋采用单向顺铣行切方式，加工方向应从斜面最低点到最高点，以避免刀具在向下加工时刀片崩刃。推荐精铣固溶钢件采用参数：主轴转速s：2000~2500r/min，进给f：600~800mm/min,切深ap符合刀具切削参数，推荐最大切深0.8mm。

（8）精铣腹板：下刀方式采用震荡线下刀或螺旋下刀，螺旋直径和下刀角度必须符合刀具切削参数，下刀速度调整为正常加工进给速度的60%，走刀方式由里至外（outwardhelical或offsetonpartone-way），编辑方法和粗加工型腔一致；

（9）精铣侧壁：采用整体硬质合金刀具以轴向分层方式对型腔周边加工到位。编程方法采用五轴侧齿行切，走刀模式选择one-way，轴向每层最大深度1mm；刀具通常选用为φ16或φ20的多齿整体硬质合金刀具；适当增加转角圆弧；

（10）插铣转角及接底角：由于闭角侧壁处转角一般为r5,而精铣型腔侧壁时采用的刀具为φ16或φ20，使得转角附近侧壁铣削不干净，存在较大残余量，这是可以使用直径φ8或φ10的整硬刀具先进行插铣，去除较大余量转角残余后再进行转角精加工，该做法的主要目的也是为了将侧壁转角位置接平，并采用轴向分层切削；采用圆弧进退刀并适当增加转角圆弧。另外，型腔底角一般为r3，在摆角加工时，采用的刀具为φ6，有时需要配备加长刀杆，以定角行切的方式加工，轴向分层最大深度0.2mm，径向根据余量情况也进行分层，尽量减少刀具振刀，保证加工质量。

（11）计量检验零件：切断工艺连接块3，再完成其它机加工序，成检交付。

上述实施例仅仅是对本发明的说明，不构成对本发明的限制。零件的结构并不限于上述实施例中的结构。本领域普通技术人员应该理解的是，在不脱离本发明原理的基础上所做的任何引申、修改均在本发明的保护范围内。