一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法与流程

本发明涉及机械加工领域，具体的说是一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法。

背景技术：

铝合金薄壁结构件具有质量轻、耐腐蚀等优点，能有效降低飞行器自重，提高机动性和携带负载能力，广泛应用于航空制造领域。

铝合金薄壁结构件刚度低，加工余量大，加工精度特别是形位精度很难控制，直接影响到产品的工作可靠性和使用寿命。为了减少或抑制零件变形，现有方法主要是通过减小切削用量进行多次切削，并结合人工校形或工艺法补偿，这种方法工艺复杂且加工效率低。

技术实现要素：

现为了解决上述技术问题，本发明提出了一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法。本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法，包括以下步骤：第一步：对铝合金板件毛坯进行循环热处理，循环三次；

第二步：将铝合金板件毛坯进行定位夹紧，采用直径4毫米的三刃整体立铣刀对毛坯正反两面进行粗加工；

第三步：采用直径3毫米的四刃整体立铣刀对工件进行半精加工，去除第二步工过程产生的表面残留高度和表面残余应力层；

第四步：对半精加工后的毛坯进行三次循环热处理以减小由装夹、粗加工和半精加工引入到工件内部的残余应力；

第五步：采用直径3毫米的四刃整体立铣刀去除第四步循环热处理过程残余应力释放所产生的基准面变形；

第六步：采用直径3毫米的四刃整体立铣刀将铝合金薄壁腹板结构件加工至目标尺寸。

循环热处理包括以下步骤：

第一步：将工件放入低温箱内进行冷却，冷却温度为零下40摄氏度至零下50摄氏度，保持2至3个小时；

第二步：将工件取出，回升至室温；

第三步：将室温状态下的工件放置入人工时效炉内，升温至90摄氏度至100摄氏度，保持2至3个小时，保温结束后，冷却再至室温。

所述铝合金薄壁腹板结构件壁厚为1毫米至3毫米。

半精加工和精加工均为一次走刀加工成型。

半精加工和精加工的加工方式为高速铣削加工，主轴转速10000转每分钟至12000转每分钟。

本发明的有益效果是：本发明通过两次循环热处理，释放工件内的残余应力，防止工件在铣削过程中过热变形，影响最终的加工精度；本发明采用直径4毫米的三刃整体立铣刀和3毫米的四刃整体立铣刀对工件进行半精加工和精加工，可保证刀具在大量材料去除过程中具有高的刚度，有利于切屑的排出且可以减小每齿切削载荷，同时半精加工和精加工过程一次成型，无需人工校形或工艺法补偿。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的铣削加工流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合实施例中的附图，对本发明进行更清楚、更完整的阐述，当然所描述的实施例只是本发明的一部分而非全部，基于本实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动性的前提下所获得的其他的实施例，均在本发明的保护范围内。

如图1所示，一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法，包括以下步骤：第一步：对铝合金板件毛坯进行循环热处理，循环三次以细化毛坯表面晶粒，提高材料切削加工性，同时兼有减小初始残余应力、稳定毛坯结构尺寸的作用；

第二步：将铝合金板件毛坯进行定位夹紧，采用直径4毫米的三刃整体立铣刀对毛坯正反两面进行粗加工；从正反两面铣削加工，抵消因残余应力释放导致的毛坯变形；采用直径4毫米的三刃整体立铣刀可保证刀具在大量材料去除过程中具有高的刚度，且有利于切屑的排出；

第三步：采用直径3毫米的四刃整体立铣刀对工件进行半精加工，去除第二步工过程产生的表面残留高度和表面残余应力层；

第四步：对半精加工后的毛坯进行三次循环热处理以减小由装夹、粗加工和半精加工引入到工件内部的残余应力；粗加工过程产生大量的机械和热载荷，使得工件显微组织发生明显改变，为使粗加工和半精加工后的工件保持与粗加工前的力学性能半精加工后采用同第一步前一致的热处理方式；

第五步：采用直径3毫米的四刃整体立铣刀去除第四步循环热处理过程残余应力释放所产生的基准面变形；采用直径3毫米的四刃整体立铣刀可以减小每齿的切削载荷；

第六步：采用直径3毫米的四刃整体立铣刀将铝合金薄壁腹板结构件加工至目标尺寸。

循环热处理包括以下步骤：

第一步：将工件放入低温箱内进行冷却，冷却温度为零下40摄氏度至零下50摄氏度，保持2至3个小时；

第二步：将工件取出，回升至室温；

第三步：将室温状态下的工件放置入人工时效炉内，升温至90摄氏度至100摄氏度，保持2至3个小时，保温结束后，冷却再至室温。

所述铝合金薄壁腹板结构件壁厚为1毫米至3毫米。

半精加工和精加工均为一次走刀加工成型；可避免因多次走刀加工引入过多热力载荷使铝合金薄壁腹板结构件中心部位出现鼓形失稳，同时无需人工校形或工艺法补偿。

半精加工和精加工的加工方式为高速铣削加工，主轴转速10000转每分钟至12000转每分钟；可根据工件的薄厚程度选定主轴转速，根据铝合金薄壁腹板结构件壁厚为1毫米至3毫米优选主轴转速为12000转每分钟；采用高速切削加工方式可减小切削力，同时大部分切削热量被切屑快速带走，避免了因切削力和切削热载荷作用造成铝合金薄壁腹板结构件变形。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：

1.一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：对铝合金板件毛坯进行循环热处理，循环三次；

第二步：将铝合金板件毛坯进行定位夹紧，采用直径4毫米的三刃整体立铣刀对毛坯正反两面进行粗加工；

第三步：采用直径3毫米的四刃整体立铣刀对工件进行半精加工，去除第二步工过程产生的表面残留高度和表面残余应力层；

第四步：对半精加工后的毛坯进行三次循环热处理以减小由装夹、粗加工和半精加工引入到工件内部的残余应力；

第五步：采用直径3毫米的四刃整体立铣刀去除第四步循环热处理过程残余应力释放所产生的基准面变形；

第六步：采用直径3毫米的四刃整体立铣刀将铝合金薄壁腹板结构件加工至目标尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法，其特征在于：循环热处理包括以下步骤：

第一步：将工件放入低温箱内进行冷却，冷却温度为零下40摄氏度至零下50摄氏度，保持2至3个小时；

第二步：将工件取出，回升至室温；

第三步：将室温状态下的工件放置入人工时效炉内，升温至90摄氏度至100摄氏度，保持2至3个小时，保温结束后，冷却再至室温。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法，其特征在于：所述铝合金薄壁腹板结构件壁厚为1毫米至3毫米。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法，其特征在于：半精加工和精加工均为一次走刀加工成型。

5.根据权利要求1所述的一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法，其特征在于：半精加工和精加工的加工方式为高速铣削加工，主轴转速10000转每分钟至12000转每分钟。

技术总结
本发明涉及一种铝合金薄壁腹板结构件的铣削加工方法，包括对铝合金板件毛坯进行循环热处理，循环三次；采用直径4毫米的三刃整体铣刀对毛坯正反两面进行粗加工；采用直径3毫米的四刃整体铣刀对工件进行半精加工；对半精加工后的毛坯进行三次循环热处理；采用直径3毫米的四刃整体铣刀去除残余应力释放所产生的基准面变形；采用直径3毫米的四刃整体立铣刀将结构件加工至目标尺寸。本发明通过两次循环热处理，释放工件内的残余应力，防止工件在铣削过程中过热变形；采用直径4毫米的三刃整体立铣刀和3毫米的四刃整体立铣刀对工件进行半精加工和精加工，可保证刀具在大量材料去除过程中具有高的刚度，有利于切屑的排出且可以减小每齿切削载荷。

技术研发人员：吴敏;杨东;方军;陈建彬;陈卫林
受保护的技术使用者：国营芜湖机械厂;安徽天航机电有限公司
技术研发日：2020.05.27
技术公布日：2020.10.02