薄壁零件數(shù)控銑削加工工藝技術淺析

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摘要：本文主要以薄壁零件數(shù)控銑削加工工藝技術為重點進行闡述，首先分析了薄壁零件數(shù)控銑削加工出現(xiàn)變形情況的關聯(lián)因素；其次，從結(jié)合工件力學特征，調(diào)整工藝流程、整合走刀與加工順序，排除切削的耦合作用、規(guī)范制定切削指數(shù)，穩(wěn)定完成數(shù)控銑削加工幾個方面深入說明并探討薄壁零件數(shù)控銑削加工工藝技術的有效應用，繼而強化薄壁零件數(shù)控銑削加工操作的效率和水平，旨在為相關研究提供參考資料。

關鍵詞：薄壁零件；數(shù)控銑削加工；工藝技術；應用要點

鋁合金構(gòu)件存在一定的強度和薄壁化特征，能夠科學地適應飛行器高速運作對零件產(chǎn)生的要求，所以廣泛地存在于航空航天領域內(nèi)。相關類型的零件現(xiàn)階段往往引進數(shù)控銑削的方法進行生產(chǎn)，然而，在具體的加工實踐中，因為薄壁零件結(jié)構(gòu)相對煩瑣，剛度相對低一些，那么在切削加工期間十分容易出現(xiàn)加工變形的情況，引出壁厚上厚下薄或者尺寸出現(xiàn)誤差等相關結(jié)果，不利于保障零件的尺寸足夠精準，提升零件加工的品質(zhì)。

1薄壁零件數(shù)控銑削加工出現(xiàn)變形情況的關聯(lián)因素

因為薄壁件自身結(jié)構(gòu)比較煩瑣、質(zhì)量比較小，嚴格地要求精準度，那么剛度以及強度都被硬性要求，在一定程度上容易出現(xiàn)切削力以及切削熱等因素對數(shù)控銑削加工產(chǎn)生不良影響，難以保障數(shù)控銑削加工的有效性與時效性?，F(xiàn)階段，航空行業(yè)發(fā)展中薄壁零件的具體生產(chǎn)運作中，若引進常規(guī)的零件編程模式，零件表面相關的幾何形狀都應及時被編程信息輸出，加工操作中因為數(shù)控銑削力會有所變化，那么加工零件很可能出現(xiàn)變形的情況，造成最終形狀和預定的形狀存有差異，換言之，通過CAM軟件進行編程輸出的數(shù)控代碼不可直接進行數(shù)控銑削的加工處理上，傳統(tǒng)的切削參數(shù)與多次加工模式能夠確保數(shù)控銑削的加工精準度，還可借助數(shù)控加工流程與補償變形誤差等方式處理加工變形問題，然而，需要大量的時間與精力，因此不提倡大規(guī)模運用在數(shù)控銑削的生產(chǎn)加工中。此種狀態(tài)下，薄壁件加工實踐應處理好數(shù)控銑削加工變形的問題，促使零件的加工精準度不斷提升。零件加工影響包含機床剛性因素、幾何精度因素、刀具振動因素、工具磨損因素、工件受熱力變形因素等。諸多的實踐可以明確：在薄壁件的壁厚數(shù)值減小過程中，零件剛度會出現(xiàn)下降的趨勢，加工變形日益明顯，在很大程度上引出加工顫振現(xiàn)象出現(xiàn)，降低數(shù)控銑削加工的質(zhì)量。所以對刀具運用路徑應該選取剛性的計劃，也就是切削期間利用未加工數(shù)控銑削零件的部分，將其當作數(shù)控銑削的支持模塊，調(diào)整零件加工維持剛性理想狀態(tài)，從整體上提高零件剛性，控制數(shù)控銑削加工誤差現(xiàn)象的產(chǎn)生。加工側(cè)壁過程中，可優(yōu)先選擇大徑朝向切深、小軸朝向切深分層實施加工的手段，全方位分析數(shù)控銑削零件剛性特征，把控制刀具對側(cè)壁造成干涉現(xiàn)象為目的，選取特殊形式的刀具控制小刀具對數(shù)控銑削零件產(chǎn)生影響。針對比較深的側(cè)壁，引進大長徑比刀具開展規(guī)范化的數(shù)控銑削操作，處理相關問題。需要注意的是，管理顫振期間可通過較高數(shù)值的主軸轉(zhuǎn)速與功率，調(diào)節(jié)不相同刀具具體懸伸長度，合理地調(diào)整機床刀具和工具體系運作頻率，完成較大軸向切深數(shù)控銑削的側(cè)壁任務，最大化地去除數(shù)控銑削金屬，保障數(shù)控銑削加工的品質(zhì)。

2薄壁零件數(shù)控銑削加工工藝技術的有效應用

（1）結(jié)合工件力學特征，調(diào)整工藝流程。數(shù)控銑削的加工過程，刀具影響著工件切削力和切削熱，切削力不只是會造成數(shù)控銑削加工工件出現(xiàn)彈塑變形，切除對應材料，還會造成工件回彈，引出讓刀情況，制約工件加工精準度的提升。一般而言，航空鋁合金材料對應的彈性模量為70～73MPa，數(shù)值小于鋼材料的彈性模量，屈服強度比較大，很容易在加工時產(chǎn)生回彈情況，尤其是大規(guī)模的薄壁件，經(jīng)常引出切削回彈以及讓刀情況。并且薄壁件具體的結(jié)構(gòu)相對煩瑣，剛性不佳，剛度指數(shù)小，這些都是造成數(shù)控銑削加工變形的重點因素。另外，是加工數(shù)控銑削的薄壁件，以管理好加工變形為基礎，要控制切削力的產(chǎn)生與裝夾變形現(xiàn)象，以不相同的切削力穩(wěn)定控制為前提進行數(shù)控銑削加工，裝夾力按照實際的切削用量進行明確。所以在適應零件精確度期間，尤其是引進切除量比較大的數(shù)控銑削材料時，要引進粗加工的工藝思路。針對粗加工作業(yè)，挑選較大數(shù)值的切削用量，迅速完成材料去除，此種模式給精加工留出余量，粗加工完成后引進熱處理工序進行材料中殘余應力的清除，促使薄壁件加工精準度可以提升；針對精加工作業(yè)，挑選科學的切削參數(shù)，控制切削力與切削熱，保障數(shù)控銑削加工質(zhì)量。（2）整合走刀與加工順序，排除切削的耦合作用。進行切削刀具運用期間，數(shù)控銑削材料彈性與塑性變形均要消耗一定的功率，那么切削和前刀面以及后刀面會大范圍地摩擦，生成對應切削熱，引出工件多個部件受熱不均勻造成熱變形，不利于保障零件加工的效率。實施鋁合金切削加工作業(yè)，盡可能地把工件殘余應力層的厚度數(shù)值控制在0.1mm內(nèi)，若厚度數(shù)值比較大，殘余應力基本上不會出現(xiàn)數(shù)控銑削工件出現(xiàn)變形?？墒菍φw件進行加工期間，因為工件厚度會變薄，往往在2mm之內(nèi)，那么殘余應力的影響因素也是需要研究的。數(shù)控銑削薄壁件加工成效與變形從某種程度上而言受到走刀方案的影響，在走刀路徑的差異性變化時，數(shù)控銑削工件以往的殘余應力釋放流程也是不同的，因為加工切削力以及切削熱因素的制約，生成全新的應力，那么新應力與以往的殘余應力耦合作用存在不同，引出數(shù)控銑削變形程度出現(xiàn)差異。另外，挑選數(shù)控銑削加工路徑，保障對稱性切除材料目的的實現(xiàn)，針對薄壁件具體加工，尤其是處于大切除量的狀態(tài)，要選取小切深與分層加工的模式。對于腹板加工過程，引進環(huán)切走刀的流程均勻?qū)嵤?shù)控銑削加工應力，在腹板面積較大的情況下，及時創(chuàng)新分布環(huán)切模式。加工數(shù)控銑削時往往挑選順銑的方案，控制工件受力變化量，刀具路徑盡可能地平滑，避免急轉(zhuǎn)急停。拐角位置引進圓弧過渡，同時控制進給速度，刀具切入與切出的操作，參照圓弧相切的形式促使切削平穩(wěn)化，以免由于刀具受力變化出現(xiàn)刀具折斷結(jié)果。最后是安排規(guī)范化的數(shù)控銑削加工順序，控制數(shù)控銑削出現(xiàn)加工變形的現(xiàn)象，以工件質(zhì)量便捷判斷為首要條件減小數(shù)控銑削工件的剛度以及工藝剛度，確保數(shù)控銑削加工維持在剛性相對理想的狀態(tài)，降低加工變形產(chǎn)生概率。（3）規(guī)范制定切削指數(shù)，穩(wěn)定完成數(shù)控銑削加工。在數(shù)控銑削工件期間，切削力和切削熱都和切削指數(shù)存在密切關聯(lián)，針對性地選取切削指數(shù)，在很大程度上受到刀具加工材料、工件加工材料與數(shù)控加工系統(tǒng)的因素制約，數(shù)控銑削用量指數(shù)的制定，應思考加工成效、加工質(zhì)量和加工成本，可是相關的影響因素不可被同時控制，偏向于哪種因素的管理，需求數(shù)控銑削加工編程工作者尋找平衡點。同時加工數(shù)控銑削期間，刀具進給量應被規(guī)范的明確，將其當作數(shù)控銑削加工質(zhì)量提升與降低刀具磨損幾率的有效途徑。另外思考到數(shù)控銑削裝夾計劃，相關人員圍繞工件結(jié)構(gòu)布局與加工要點，研究數(shù)控銑削加工期間的受力情況與變形情況，挑選容易變形的薄弱部位，強調(diào)工件精準化定位與夾緊方式以及夾緊力，盡可能的減小工件受到綜合作用力，保障零件工藝剛度數(shù)值可以提升，以免出現(xiàn)工件裝夾變形現(xiàn)象，更好的增強數(shù)控銑削工件加工的幾何精準度，完成零件制作，如圖1。

3結(jié)語

綜上所述，開展薄壁零件數(shù)控銑削加工工藝技術研究課題存有重要的意義與價值，對于數(shù)控銑削的加工作業(yè)，數(shù)控加工前期應全方位的研究工藝流程，將其當作比較關鍵的環(huán)節(jié)。在確保薄壁零件平穩(wěn)加工的基礎上，科學管理數(shù)控銑削加工變形的現(xiàn)象，重點調(diào)整零件加工路線，整合走刀方案，增加工藝運作剛度，科學地挑選數(shù)控銑削加工參數(shù)，通過行之有效的措施降低數(shù)控銑削加工變形的產(chǎn)生概率，更為全面地提高薄壁零件具體尺寸與加工成效，帶動數(shù)控行業(yè)的經(jīng)營與發(fā)展。

作者:王湛 單位:廣東省湛江市技師學院