薄壁零件數(shù)控銑削加工的探究

【摘要】薄壁零件數(shù)控銑削加工具有廣泛的應用價值，但是該加工對于各種影響因素十分敏感，為了滿足加工的精度要求，保障產(chǎn)品質(zhì)量，避免變形，需要對工藝中的加工參數(shù)、加工中的夾具進行優(yōu)化選擇，本文通過研究薄壁零件數(shù)控銑削加工的施工難點，探討薄壁零件數(shù)控銑削加工中的工藝選擇、參數(shù)設定以及器具選擇。

【關鍵詞】薄壁零件數(shù)；加工；建模

一、前言

現(xiàn)代工程中，薄壁零件數(shù)在航空、航天、國防中都具有廣泛的應用價值，薄壁零件數(shù)具有零件精度高、結(jié)構(gòu)復雜、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕的特點，而且該種零件剛性較差，加工中易受到各種因素的影響，從而產(chǎn)生變形。當前的加工工藝能夠?qū)Ρ”诹慵膭偠纫约熬冗M行有效的控制，但是加工中殘余應力、熱切削等影響因素，極易造成薄壁零件的加工誤差，從而影響產(chǎn)品的精度以及表面質(zhì)量。因此在加工過程中，應該嚴格控制工藝流程與工藝參數(shù)，從而保障薄壁零件數(shù)控銑削加工質(zhì)量。本文針對薄壁零件數(shù)控銑削加工易產(chǎn)生變形的主要原因，結(jié)合薄壁零件數(shù)控銑削加工特點，指出在加工過程中，應該就零件的刀具、裝夾、走刀路徑等進行嚴格控制，從而保證加工精度，指導實際生產(chǎn)應用。

二、 CAXA建模

在薄壁零件數(shù)控銑削加工前，必須對零件進行建模，采用CAXA建模，能夠有效的設定零件的幾何結(jié)構(gòu)、幾何參數(shù)以及幾何特征，并且該軟件能夠?qū)⑵矫娼Ｅc三位建模相結(jié)合，從而打造零件的結(jié)構(gòu)。薄壁零件數(shù)控銑削加工是在刀床、夾具以及零件等機械加工系統(tǒng)中進行的，因為薄壁零件的剛度強度低，影響零件的因素有集合誤差、受力受熱變形、振動變形等，因此保障加工質(zhì)量的關鍵，在于控制加工中的結(jié)構(gòu)與零件變形，消除參與應力，保證零件內(nèi)部受力平衡。對于薄壁零件數(shù)控銑削加工分析，應該著重于研究其行動規(guī)律，對于零件加工的毛坯準備—粗加工階段—精加工階段進行分析，在CAXA軟件中，執(zhí)行軌跡管理—加工—常用加工的操作不步驟，注意影響零件精度的因素，消除切削力與殘余應力，保障加工精度。

三、薄壁零件數(shù)控銑削加工變形控制方法

（一）提高薄壁零件的工藝剛度。薄壁零件數(shù)控銑削加工中，增大薄壁零件的剛度與強度，能夠有效的增強薄壁零件的抗應力能力，從而減小加工裝夾變形與加工變形。增強薄壁零件強度大的方式有：（1）采用澆液、澆灌石磨等方式，在加工件內(nèi)部填充一些容易去除的物質(zhì)，從而增大零件壁厚，提高剛度；（2）采用具有較高彈性模量的材料，能夠有效的提升零件剛度，從而避免受力變形；（3）因為薄壁零件的工藝剛度與加工方式有關，因此提升工裝與工件之間的有效加工精度與表面光潔度，能夠提升接觸剛度，從而增強材料的剛度。

（二）制定合理的工藝路線。薄壁零件數(shù)控銑削加工的工藝流程以及工藝參數(shù)的設定，對于零件的變形具有重要的影響，為了有效的控制加工變形，應該在加工過程中，保證夾具的穩(wěn)定加工，從而盡可能的降低切削力與夾裝變形。夾具的夾緊力必須按照最大切削量進行計算，從而確定夾緊力的值，在加工過程中，應該采用粗加工—精加工的工序進行加工，因為粗加工留下較大的切削余量，因此需要有效的進行熱處理工序，消除零件殘余應力，從而提高零件的穩(wěn)定性。薄壁材料在加工過程中，應該懸著合理的切削力、合理的裝夾方案以及冷卻方式，從而對材料的加工因素進行有效控制，避免加工過程造成的材料變形。

（三） 合理確定加工順序及走刀策略。薄壁零件數(shù)控銑削加工的加工順序以及走到策略，對于零件的結(jié)構(gòu)具有直接的影響，為了避免材料變形，應該做好如下的質(zhì)量控制措施。1.加工順序，薄壁材料的加工順序應該保障材料的穩(wěn)定性，并且保證加工方便、定位可靠以及夾緊要求下，最大限度的保障材料的剛度，從而使加工過程中，材料的剛度保持在最佳狀態(tài)，減小加工變形。2.刀具的選擇，加工中，刀具材料以及螺旋角結(jié)構(gòu)對切削刀具有關鍵的影響，因此所選擇的刀具，應該滿足高硬度、耐磨性以及經(jīng)濟性的相關要求，同時需要具備耐熱性以及良好的高溫力學穩(wěn)定性。對于薄壁材料來說，需要根據(jù)加工條件選擇合適的刀具材料，并且保證刀具滿足切削速率的要求，尺寸結(jié)構(gòu)滿足機床的要求。當前硬質(zhì)合金已經(jīng)成為刀具材料的主流，為了制造具有復雜結(jié)構(gòu)的精密刀具，應該選擇具有良好切削性能以及耐磨能力強的高硬度刀具材料。而刀具結(jié)構(gòu)需要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)選擇，由于零件的剛性差，因此刀具應該滿足切削力與切削精度的要求，從而保證零件加工質(zhì)量。3.走刀策略的選擇，薄壁零件的加工效率以及加工精度與走刀策略有關，因為在切削過程中，走刀會產(chǎn)生新的應力，從而影響零件精度，造成工件變形。為了保障零件精度，應該選擇采用分層切削，小切深、中進給，刀具路徑進行平滑，對腹板采用環(huán)切方式進行切削，減小進給速度，避免切削力陡然變大，保持切削平穩(wěn)。

（四） 冷卻與潤滑。在切削加工過程中，需要切削液降低切削區(qū)溫度，并且起到潤滑以及冷卻的作用，以減少摩擦，提高刀具壽命，避免刀具的二次切削。為了避免零件變形，應該根據(jù)材料以及機床因素，合理的選擇冷卻方式，如果材料去除量較大時，應該采用液體冷卻，而如果加工硬度較高的材料時，液體冷卻會產(chǎn)生集聚的溫度狡辯，因此應該采用壓縮空氣冷卻，以避免因為溫變太大而引起的為裂紋。采用低溫MQL技術，將低溫空氣與冷卻液結(jié)合，能夠形成滴液對刀具進行有效的冷卻與潤滑。

四、結(jié)語

薄壁零件數(shù)控銑削加工受到多種因素的影響，為了對零件的質(zhì)量進行控制，保障零件的精度，避免材料變形，應該采用合適的方式提高零件的工藝剛度、合理選擇工藝路徑，并且選擇合適的刀具以及刀路，提升薄壁零件的加工精度。在高速薄壁零件數(shù)控銑削加工中，應該合理的選擇加工參數(shù)，并且綜合考慮且切削速度、進給量以及切削深度的影響，選擇合理的冷卻潤滑方式，從而保證零件的且切削精度。同時需要采用合理的裝夾方案，從而有效的提升零件工藝剛度，減小莊家變形與加工變形。通過選擇合適的薄壁零件數(shù)控銑削加工方式，能夠?qū)⒓庸ば逝c交工精度綜合考慮，從而對薄壁零件數(shù)控銑削加工生產(chǎn)提出指導與建議。

參考文獻：

[1]朱婧怡，李蓓智，楊建國。基于薄壁零件工藝剛度的工藝優(yōu)化[J]。機械設計與制造，2011，(2):215-217

[2] 毛新華，張慧玲。薄壁零件切削參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)研究[J]。組合機床與自動化加工技術，2011，(1):99-104。