一種難切削材料或大型立體型面件側(cè)壁的銑削精加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)控銑削加工領(lǐng)域，尤其涉及一種立體型面件側(cè)壁的銑削精加工方 法，特別適用于難切削材料或大型立體型面件側(cè)壁的銑削精加工。
【背景技術(shù)】
[0002] 在生產(chǎn)實際中有如圖1所示的典型零件，這類零件側(cè)壁由與底面法向呈小角度的 斜面組成，形成立體型面件。這類立體型面件的加工通常是為選用R刀或球頭刀進行層切 加工。如果工件零件強度較低或結(jié)構(gòu)上有限制（例如要求倒圓角尺寸），則刀具的R角不能 太大（以用于控制切削力），且Z向?qū)忧胁骄嘈枰苄?，因此其加工路徑很長。
[0003] 特別是，如果零件為難切削零件或是大型工件，由于其刀具加工路徑長，目前的加 工方法會存在以下問題。第一，會存在明顯的零件銑削加工刀具磨損，導致其加工精度差。 零件銑削加工刀具磨損由零件材料性能和尺寸決定，零件材料越硬，零件形狀尺寸越大，所 需的切削長度越長。從以往加工經(jīng)驗中可以看出，切削刀具磨損問題在大型零件和難切削 材料加工中尤為突出，其產(chǎn)生原因為在大型零件在加工過程中，刀具會隨著切削長度增加 逐漸磨損，該問題完全不能用手工檢測調(diào)整刀具參數(shù)來解決，影響到零件的加工質(zhì)量。第 二，會存在零件剛性不足導致的讓刀，從而導致其加工精度差。部分零件加工時，由于機床 主軸和零件的結(jié)構(gòu)原因?qū)е虑邢髁Φ淖兓?，造成從裝夾點的遠程到近端變形不斷減小，最 終形成裝夾點遠程讓刀大、近端小的零件形狀誤差，該誤差會因零件高度增加而增加。另 夕卜，零件硬度不均也會產(chǎn)生銑削輪廓誤差。對于大型零件，同一塊材料在不同的點，材料硬 度數(shù)值存在3?5HRc的差值，精加工時，因硬度不同會造成輪廓不同點讓刀差異而產(chǎn)生加 工輪廓誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種立體型面件側(cè)壁的銑削 精加工方法，用于對難切削材料或大尺寸的立體型面件側(cè)壁進行銑削精加工，其通過在加 工中實時獲得前一工件精加工的誤差或者相同刀具在半精加工中的磨損規(guī)律，從而實時對 后一工件或者同類型的精加工刀具進行補償，從而實現(xiàn)工件的銑削精加工。
[0005] 按照本發(fā)明的一個方面，提供一種立體型面件側(cè)壁的銑削精加工方法，其通過前 一個工件的銑削精加工獲得該類工件由讓刀產(chǎn)生的加工誤差并進而對后一個工件進行補 償，從而克服難切削材料或大尺寸的立體型面件側(cè)壁的加工中由于主軸讓刀或工件剛性不 足帶來的加工誤差，實現(xiàn)對該類零件的精確加工，其特征在于，該方法包括：
[0006] (1)裝夾立體型面工件，并對側(cè)壁進行逐層銑削加工，其中包括最后利用精加工刀 具分層精加工，獲得加工后的工件輪廓；
[0007] (2)對加工后的工件輪廓進行誤差檢測，即在輪廓高度方向上依次在多個高度處 分別設置檢測點，利用測頭對所述各檢測點進行檢測，獲得各檢測點處由于讓刀產(chǎn)生的實 際檢測值與理論值的誤差，進而獲得各檢測點的實際輪廓檢測誤差；
[0008] (3)換裝相同類型的另一個工件，并對其完成精加工前的各種加工工序；
[0009] (4)對該工件進行精加工，即選用精加工刀具并按照與前一個工件的加工參數(shù)一 致的加工方式進行精加工，并在加工到所述各檢測點時利用上述實際輪廓檢測誤差進行刀 具補償，從而實現(xiàn)對立體型面件側(cè)壁的銑削精加工。
[0010] 作為本發(fā)明的改進，各檢測點的所述實際輪廓檢測誤差S'為：
[0011] 8 r = 8 - 8 0
[0012] 其中，S為測頭測量顯示值，6。為檢測實際理論值與理論值的誤差，S0=r/ cosa-r，r為測頭測球半徑，a為斜面法向角。
[0013] 作為本發(fā)明的改進，所述每個高度處可設置多個不同的檢測點，各檢測點優(yōu)選位 于設置在該高度處的側(cè)壁輪廓橫截面上的各輪廓線交點附近。
[0014] 作為本發(fā)明的改進，所述檢測點所在的各高度在型面上沿高度方向等距，以將檢 測點在高度上平均分布。
[0015] 按照本發(fā)明的另一方面，提供一種立體型面件側(cè)壁的銑削精加工方法，其通過對 工件的銑削半精加工中獲得該類工件由由于刀具磨損產(chǎn)生的加工誤差并進而在后續(xù)的精 加工中采用相同的刀具并進行補償，從而克服難切削材料或大尺寸的立體型面件側(cè)壁的加 工中由于刀具磨損帶來的加工誤差，實現(xiàn)對該類零件的精確加工，其特征在于，該方法包 括：
[0016] (1)用粗加工刀具逐層粗銑加工側(cè)壁型面輪廓，并預留銑加工余量；
[0017] (2)用半精加工刀具繼續(xù)加工輪廓，并預留銑加工余量；
[0018] (3)對半精加工后的工件輪廓進行誤差檢測，即在輪廓高度方向上依次在多個高 度處分別設置檢測點，利用測頭對所述各檢測點進行檢測，獲得各檢測點處由于刀具磨損 而產(chǎn)生的實際檢測值與理論值的誤差，進而獲得各檢測點的實際輪廓檢測誤差；
[0019] (4)用另一把與半精加工一致的精加工刀具進行輪廓精加工，且加工參數(shù)與半精 加工輪廓一致，并在加工到所述各檢測點時利用上述實際輪廓檢測誤差進行補償，從而實 現(xiàn)對立體型面件側(cè)壁的銑削精加工。
[0020] 作為本發(fā)明的改進，各檢測點的所述實際輪廓檢測誤差S'為：
[0021] 8 r = 8 - 8〇
[0022] 其中，S為測頭測量顯示值，6。為檢測實際理論值與理論值的誤差，S〇=r/ cosa-r，r為測頭測球半徑，a為斜面法向角。
[0023] 作為本發(fā)明的改進，所述每個高度處可設置多個不同的檢測點，各檢測點優(yōu)選位 于設置在該高度處的側(cè)壁輪廓橫截面上的各輪廓線交點附近。
[0024] 作為本發(fā)明的改進，所述檢測點所在的各高度在型面上沿高度方向等距，以將檢 測點在高度上平均分布。
[0025] 作為本發(fā)明的改進，所述利用上述實際輪廓檢測誤差進行補償具體是，加工到檢 測點時，修改當前刀具補償值，該刀具補償值與該交點的檢測誤差值相應。
[0026] 本發(fā)明針對在加工中主要由主軸讓刀或零件剛性不足帶來的加工誤差的方案中， 其中的步驟（1)中，先裝夾，按工藝完成前面工藝步驟，最后工步為用精加工刀具分層精加 工輪廓，輪廓加工選用刀具補償?shù)募庸し椒?。步驟（2)中，各檢測點所在平面相距一定深度 h，該深度閾值可根據(jù)實際加工的精度要求進行具體選擇和確定。檢測點優(yōu)選是每個輪廓截 面線上兩不同子輪廓線的交點的附近點。該方案中，通過前一個工件的加工獲知該類工件 的讓刀誤差，從而以用于后一個工件中對此進行刀具補償，從而實現(xiàn)此類工件的精確銑削 加工。
[0027] 本發(fā)明針對在加工中主要由刀具磨損帶來的加工誤差的方案中，其中的步驟（1) 用粗加工刀具逐層粗銑加工輪廓，留理論銑加工余量，步驟（2)用半精加工刀具加工輪廓， 留理論銑加工余量。加工參數(shù)和精加工的加工參數(shù)完全一致；半精加工刀具與精加工刀 具成組使用，加工內(nèi)容應保證一致，如果加工軌跡的某一段為圓弧，則編程按終點坐標值編 程。步驟（3)用測頭檢測零件一定深度h的截面輪廓，該深度和檢測點的確定與前一份方 案類似，檢測方法同前一個方案的步驟（2)，按零件加工軌跡的順序檢測，檢測方向在XY坐 標平面上，垂直于零件截面輪廓線，比較工件實際尺寸與半精加工理論尺寸的法向誤差量 \，按順序保存記錄，每點的8 :依次存儲在連續(xù)的地址位址位。步驟（4)用另一把與半 精加工一致的精加工刀具精加工輪廓，加工參數(shù)與半精加工輪廓一致，分段補償加工誤差 Si。即加工到檢測點時，修改當前刀具補償值，逐點修改每個加工理論軌跡交點刀具補償 值，刀具補償值與該交點的檢測誤差值相應，即當加工到各檢測輪廓層的各檢測點時，在檢 測各點刀具磨損量的值依次修改為#12020, #12021，#12022等。
[0028] 本發(fā)明中，如果零件有局部易變形部位，可在該部位增加檢測和補償