开机匣铣削加工方法

摘要

本发明涉及机械制造技术领域，尤其涉及IPC B23B1领域，更具体地，涉及开机匣铣削加工方法。通过控制不同工艺中主轴转速、进给速度和加工余量的大小，一方面避免因余量过大影响开机匣的精度，另一方面避免因余量过小而产生大量废品，影响生产效率，此外，特定的加工路线和工艺配合本申请中特定的切削液，还能够减少开机匣在加工时出现变形、过热的风险，进一步提高了加工质量。

权利要求

1.一种开机匣铣削加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对开机匣进行三维几何实体建模；

S2、对开机匣进行粗铣加工和精铣加工两步加工处理；

在步骤S2中的两步加工处理过程中施加切削液；所述切削液为水基切削液；按重量百分比计，所述水基切削液的制备原料为：缓蚀剂2‑7%、消泡剂0.05‑0.2%、表面活性剂3‑10%、润滑剂1‑6%、水补充余量至100%；所述缓蚀剂为胺类缓蚀剂和芳香酸盐类缓蚀剂；所述胺类缓蚀剂和芳香酸盐类缓蚀剂的重量比为（2‑5）：1；所述胺类缓蚀剂为三乙醇胺和壬酸二环己胺；所述三乙醇胺和壬酸二环己胺的重量比为（8‑12）：1；所述芳香酸盐类缓蚀剂为苯甲酸钠。

2.根据权利要求1所述的一种开机匣铣削加工方法，其特征在于，步骤S2中所述粗铣加工选自插铣、车铣、轴向铣削中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的一种开机匣铣削加工方法，其特征在于，所述插铣的加工参数为：主轴转速900‑2000r/min，进给速度300‑500mm/min，加工余量0.5‑1.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种开机匣铣削加工方法，其特征在于，所述消泡剂为发酵消泡剂、粉体消泡剂、矿物油消泡剂、聚醚消泡剂、有机硅消泡剂、水处理消泡剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种开机匣铣削加工方法，其特征在于，所述表面活性剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中的一种或多种。

6.一种根据权利要求1‑5任一项所述的开机匣铣削加工方法的应用，其特征在于，应用于加工航空航天发动机领域中的开机匣。

说明书

开机匣铣削加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及机械制造技术领域，尤其涉及IPC B23B1领域，更具体地，涉及开机匣铣削加工方法。

背景技术

[0002] 开机匣是航空发动机中的重要零件之一，但是其结构复杂，构型包括安装凸台、加强筋、凹槽等，加工周期长，加工难度大，且加工时高速切削导致工件与刀具之间摩擦大，一方面增大了能量消耗，另一方面影响了工件质量，减少了刀具寿命。

[0003] 现有技术中，授权公告号为CN107984177B的专利文件，公开了对开机匣模拟件加工方法，通过辅助工装定位板将开机匣进行一次性整体加工，从而提高了加工精度和使用寿命，但是其提高程度有限，且对于刀具的保养效果并不显著。

[0004] 授权公告号为CN110899782B的专利文件，公开了一种对开机匣外型面自适应铣削的加工方法，通过软件后置处理方法，生成了特定的加工程序，从而在保证零件质量的前提下，还能够提高加工效率。

发明内容

[0005] 为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种开机匣铣削加工方法，包括以下步骤：

[0006] S1、对开机匣进行三维几何实体建模；

[0007] S2、对开机匣进行粗铣加工和精铣加工两步加工处理。

[0008] 优选的，步骤S2中所述粗铣加工选自插铣、车铣、轴向铣削中的一种或多种；进一步优选的，为插铣。

[0009] 优选的，所述插铣的加工参数为：主轴转速900‑2000r/min，进给速度300‑500mm/min，加工余量0.5‑1.5mm。

[0010] 优选的，步骤S2中所述精铣加工选自插铣、车铣、轴向铣削中的一种或多种；进一步优选的，为轴向铣削。

[0011] 优选的，所述轴向铣削的加工参数为：主轴转速3000‑5000r/min，进给速度500‑800mm/min，加工余量0.05‑0.3mm。

[0012] 优选的，在步骤S2中的两步加工处理过程中施加切削液。

[0013] 优选的，所述切削液选自油基切削液和水基切削液中的任一种；进一步优选的，为水基切削液。

[0014] 按重量百分比计，所述水基切削液的制备原料为：缓蚀剂2‑7％、消泡剂0.05‑0.2％、表面活性剂3‑10％、润滑剂1‑6％、水补充余量至100％。

[0015] 优选的，所述缓蚀剂为硝酸盐缓蚀剂、亚硝酸盐缓蚀剂、芳香酸盐类缓蚀剂、硼酸盐缓蚀剂、硅酸盐类缓蚀剂、胺类缓蚀剂、磷酸盐类缓蚀剂、碳酸盐缓蚀剂、咪唑类缓蚀剂中的一种或多种；进一步优选的，为胺类缓蚀剂和芳香酸盐类缓蚀剂。

[0016] 优选的，所述胺类缓蚀剂和芳香酸盐类缓蚀剂的重量比为(2‑5)：1；进一步优选的，为4:1。

[0017] 优选的，所述胺类缓蚀剂选自三乙醇胺、己酸二环己胺、六亚甲基四胺、壬酸二环己胺中的一种或多种；进一步优选的，为三乙醇胺和壬酸二环己胺。

[0018] 优选的，所述三乙醇胺和壬酸二环己胺的重量比为(8‑12)：1；进一步优选的，为10:1。

[0019] 申请人发现，选用胺类缓蚀剂作为缓蚀剂，且胺类缓蚀剂由重量比为(8‑12)：1的三乙醇胺和壬酸二环己胺组成，能够抑制金属的腐蚀。这可能是由于三乙醇胺中的氮、氧等原子能够很好的吸附在金属表面，改变了金属在溶液中的双电层结构，从而提高了金属离子化过程的活化能，大大降低了金属的腐蚀速率，而壬酸二环己胺的加入不仅能够与三乙醇胺协同作用，提高缓蚀效果，还能够促进三乙醇胺的防锈性能，使得其电离出的氢氧根离子能够给溶液提供钝化环境，防止金属锈蚀，从而能够在带走切屑杂质的同时，还能够提高表面质量，降低表面粗糙度，提高工件光滑度。

[0020] 优选的，所述芳香酸盐类缓蚀剂为苯甲酸钠。

[0021] 申请人意外发现，选用一定量的苯甲酸钠作为芳香酸盐类缓蚀剂，且胺类缓蚀剂和芳香酸盐类缓蚀剂的重量比为(2‑5)：1时，三乙醇胺能够与苯甲酸钠复配，在金属表面形成一层致密的络合物膜，从而能够很好的保护金属，在进一步提高缓蚀效果的同时，还能够提高切削液的稳定性，在延长了刀具寿命的同时，还能够进一步提高工件质量和光滑度。

[0022] 优选的，所述消泡剂为发酵消泡剂、粉体消泡剂、矿物油消泡剂、聚醚消泡剂、有机硅消泡剂、水处理消泡剂中的一种或多种；进一步优选的，为有机硅消泡剂。

[0023] 优选的，所述有机硅消泡剂在25℃下的粘度为500‑2000mpa·s；进一步优选的，为1000‑1500mpa·s。

[0024] 在一些优选的方案中，所述有机硅消泡剂购买自德丰公司生产的水基切削液消泡剂。

[0025] 优选的，所述表面活性剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂中的一种或多种；进一步优选的，为非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。

[0026] 优选的，所述非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的重量比为(1‑2)：(1‑2)；进一步优选的，为1:1。

[0027] 优选的，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺中的一种或多种；进一步优选的，为脂肪醇聚氧乙烯醚。

[0028] 优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的羟值为100‑200mgKOH/g，HLB值为8‑15；进一步优选的，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的羟值为130‑140mgKOH/g，HLB值为10‑11。

[0029] 在一些优选的方案中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚购买自江苏省海安石油化工厂生产的MOA‑5。

[0030] 优选的，所述阴离子表面活性剂为高级脂肪酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯、烷基磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷烃聚氧乙烯醚硫酸酯中的一种或多种；进一步优选的，为高级脂肪酸盐。

[0031] 优选的，所述高级脂肪酸盐为月桂酸钾、硬脂酸钠中的一种或多种；进一步优选的，为月桂酸钾。

[0032] 优选的，所述润滑剂为硫化烯烃、磷酸酯、硫脲、羧酸链烷醇胺酯、有机硼酸酯中的一种或多种；进一步优选的，为有机硼酸酯。

[0033] 优选的，所述有机硼酸酯为三乙醇胺硼酸酯、三异丙基硼酸酯中的一种或多种；进一步优选的，为三异丙基硼酸酯。

[0034] 优选的，所述三异丙基硼酸酯购买自济南蓝爵商贸有限公司生产的三异丙基硼酸酯。

[0035] 优选的，所述水基切削液的制备方法为：将缓蚀剂、消泡剂、表面活性剂、润滑剂和水混合，搅拌均匀即得。

[0036] 本发明第二方面提供了所述开机匣铣削加工方法的应用，所述开机匣铣削加工方法可应用于加工开机匣。

[0037] 有益效果：

[0038] 1、通过选用胺类缓蚀剂作为缓蚀剂，且胺类缓蚀剂由重量比为(8‑12)：1的三乙醇胺和壬酸二环己胺组成，能够在带走切屑杂质的同时，还能够提高表面质量，降低表面粗糙度，提高工件光滑度。

[0039] 2、通过选用一定量的苯甲酸钠作为芳香酸盐类缓蚀剂，且胺类缓蚀剂和芳香酸盐类缓蚀剂的重量比为(2‑5)：1时，能够在进一步提高缓蚀效果的同时，还能够提高切削液的稳定性，在延长了刀具寿命的同时，还能够进一步提高工件质量和光滑度。

[0040] 3、通过选用重量比为(1‑2)：(1‑2)的非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂，能够在降低制备得到的切削液的刺激性的同时，还能够具有一定的生物降解性，从而能够在保证加工流程和产品精度的同时，还不回答对环境造成严重污染，也不会对人体健康构成危害。

[0041] 4、本申请通过控制不同工艺中主轴转速、进给速度和加工余量的大小，一方面避免因余量过大影响开机匣的精度，另一方面避免因余量过小而产生大量废品，影响生产效率，此外，特定的加工路线和工艺配合本申请中特定的切削液，还能够减少开机匣在加工时出现变形、过热的风险，进一步提高了加工质量。

[0042] 5、本申请所述的开机匣铣削加工方法可应用于国内航天航空领域中开机匣的制备加工。

具体实施方式

[0043] 实施例

[0044] 实施例1

[0045] 实施例1提供了一种开机匣铣削加工方法，包括以下步骤：

[0046] S1、对开机匣进行三维几何实体建模；

[0047] S2、对开机匣进行粗铣加工和精铣加工两步加工处理。

[0048] 步骤S2中所述粗铣加工为插铣。

[0049] 所述插铣的加工参数为：主轴转速1500r/min，进给速度400mm/min，加工余量1.2mm。

[0050] 步骤S2中所述精铣加工为轴向铣削。

[0051] 所述轴向铣削的加工参数为：主轴转速4000r/min，进给速度700mm/min，加工余量0.2mm。

[0052] 在步骤S2中的两步加工处理过程中施加切削液。

[0053] 所述切削液为水基切削液。

[0054] 按重量百分比计，所述水基切削液的制备原料为：缓蚀剂4％、消泡剂0.1％、表面活性剂6％、润滑剂4％、水补充余量至100％。

[0055] 所述缓蚀剂为胺类缓蚀剂和芳香酸盐类缓蚀剂。

[0056] 所述胺类缓蚀剂和芳香酸盐类缓蚀剂的重量比为4:1。

[0057] 所述胺类缓蚀剂为三乙醇胺和壬酸二环己胺。

[0058] 所述三乙醇胺和壬酸二环己胺的重量比为10:1。

[0059] 所述芳香酸盐类缓蚀剂为苯甲酸钠。

[0060] 所述消泡剂为有机硅消泡剂。

[0061] 所述有机硅消泡剂在25℃下的粘度为1000‑1500mpa·s。

[0062] 所述有机硅消泡剂购买自德丰公司生产的水基切削液消泡剂。

[0063] 所述表面活性剂为非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。

[0064] 所述非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的重量比为1:1。

[0065] 所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。

[0066] 所述脂肪醇聚氧乙烯醚的羟值为130‑140mgKOH/g，HLB值为10‑11。

[0067] 所述脂肪醇聚氧乙烯醚购买自江苏省海安石油化工厂生产的MOA‑5。

[0068] 所述阴离子表面活性剂为高级脂肪酸盐。

[0069] 所述高级脂肪酸盐为月桂酸钾。

[0070] 所述润滑剂为有机硼酸酯。

[0071] 所述有机硼酸酯为三异丙基硼酸酯。

[0072] 所述三异丙基硼酸酯购买自济南蓝爵商贸有限公司生产的三异丙基硼酸酯。

[0073] 所述水基切削液的制备方法为：将缓蚀剂、消泡剂、表面活性剂、润滑剂和水混合，搅拌均匀即得。

[0074] 本发明第二方面提供了所述开机匣铣削加工方法的应用，所述开机匣铣削加工方法可应用于加工开机匣。

[0075] 实施例2

[0076] 实施例2提供了一种开机匣铣削加工方法，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述轴向铣削的加工参数为：主轴转速6000r/min，进给速度1000mm/min，加工余量0.5mm。

[0077] 实施例3

[0078] 实施例3提供了一种开机匣铣削加工方法，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述缓蚀剂为胺类缓蚀剂。

[0079] 实施例4

[0080] 实施例4提供了一种开机匣铣削加工方法，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述胺类缓蚀剂为三乙醇胺。

[0081] 实施例5

[0082] 实施例5提供了一种开机匣铣削加工方法，具体实施方式同实施例1，不同点在于：所述表面活性剂为非离子表面活性剂。

[0083] 性能测试方法

[0084] 1、表面粗糙度

[0085] 对于实施例1‑5所述的开机匣铣削加工方法得到的产品，用电动轮廓仪测试其表面粗糙度，选用十个不同的表面测试并计算平均值，结果记入表1。

[0086] 2、精度测试

[0087] 对于实施例1‑5所述的开机匣铣削加工方法得到的产品，利用三坐标测量机，检验产品的尺寸是否符合要求，并计算其偏差均值，结果记入表1。

[0088] 表1实施例检测结果

[0089]   表面粗糙度Ra/μm 精度测试/mm实施例1 1.8 ±0.04
实施例2 2.9 ±0.56
实施例3 3.2 ±0.42
实施例4 2.2 ±0.38
实施例5 2.8 ±0.31