楊建偉

摘 要：薄壁零件的數(shù)控銑削加工因薄壁件自身的特點決定了其加工難度極大，制造工藝復(fù)雜。本文就薄壁件的特點及加工方法理論進(jìn)行分析，提出薄壁零件的數(shù)控銑削加工中變形控制的相應(yīng)措施及改善方法。

關(guān)鍵詞：薄壁零件加工；數(shù)控銑；加工變形

薄壁零件在工程上應(yīng)用廣泛，具有重量輕、強(qiáng)度高、造型美觀等突出特點，薄壁零件按照空間幾何形態(tài)通?？煞譃橐约?xì)長軸為代表的二維薄壁構(gòu)件和以薄壁件為代表的三維薄壁零件。此類零件的共同特點是受力形式復(fù)雜，剛度低，加工時極易引起誤差變形或工件顫振，從而降低工件的加工精度。特別是當(dāng)零件的形狀和加工精度要求較高時，對振動、切削力大小及波動、切削溫度、裝夾方式均十分敏感，往往未加工到規(guī)定的尺寸，零件已經(jīng)超出了精度要求，因此，薄壁零件的加工制造難度極大，成為國際上公認(rèn)的復(fù)雜制造工藝問題。

1 薄壁零件加工技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

薄壁零件在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中占有很重要的戰(zhàn)略意義，國內(nèi)外的學(xué)者專家都做了很深入的研究。歐美等制造業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家針對薄壁零件的結(jié)構(gòu)特點，應(yīng)用的技術(shù)主要有：（1）從加工工藝系統(tǒng)的整體剛度考慮，提出充分利用零件的整體剛性變形控制方案；（2）在機(jī)床方面，提出了平行雙主軸聯(lián)動精度控制方案；（3）在裝夾方面，提出了用低熔點合金填充或使用真空夾具精加工零件的方案；（4）在切削用量方面，提出了變進(jìn)給速度加工方法，通過工藝方法實驗與計算機(jī)模擬仿真相結(jié)合，提高效率和可靠性；（5）采用有限元仿真預(yù)測加工變形，再利用數(shù)控補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)主動誤差補(bǔ)償，從而提高薄壁零件的加工精度。而在我國，由于缺少高精的理論計算和相關(guān)的試驗數(shù)據(jù)，在這方面的研究還處于起步階段，無論是振動加工技術(shù)還是高速切削技術(shù)都是處于摸索階段，缺少必要的工藝技術(shù)數(shù)據(jù)，在實踐中應(yīng)用還不深入精準(zhǔn)。在實際生產(chǎn)加工中，大多采用低轉(zhuǎn)速、小進(jìn)給、多次空走刀等方法控制加工變形，應(yīng)用手工或三坐標(biāo)檢驗。

2 薄壁零件的加工方法

隨著工業(yè)的高速發(fā)展，各類薄壁零件已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于各種機(jī)器與場合。由于薄壁零件的結(jié)構(gòu)形狀特殊性，在其加工過程中受工件材料等諸多因素的影響。引起變形的因素有很多，如加工過程中的受力變形、工件內(nèi)部產(chǎn)生的殘余應(yīng)力變形、加工中的工件裝夾變形等等，所以，在薄壁件的加工中，變形是不可避免的。薄壁件的實際加工中，雖然工件的變形是必然存在的，但我們可以對變形進(jìn)行控制，可以采取一些相應(yīng)有效的措施，使變形量降到最小，達(dá)到零件加工的誤差的范圍內(nèi)。

采用小進(jìn)給量、大切削速度的高速加工切削形式，可降低加工中工件受到的切削力，同時使大部分的切削熱被高速飛離工件的切屑帶走，進(jìn)而降低工件溫度，減小工件的熱變形。在薄壁件的加工過程中，相對普通數(shù)控加工，高速切削加工可省去半精加工、實效處理等其它環(huán)節(jié)的輔助時間，進(jìn)而縮短了工件的加工周期，提高了生產(chǎn)效率。

3 薄壁零件的加工變形的控制措施

通過理論研究和生產(chǎn)實踐，在實際生產(chǎn)中可以采用以下方法來減小鋁合金薄壁件在高速切削加工中的變形：

3.1 振動時效工藝。振動時效工藝對有效的降低殘余應(yīng)力40%以上，并且峰值降低，殘余應(yīng)力均與化，減小變形，滿足尺寸加工要求，提高零件的加工精度。

3.2 對耳形薄壁件采用三個輔助支撐。采用三個輔助支撐加工后的零件與標(biāo)準(zhǔn)件間的誤差相差僅為2%左右，表面無明顯的振紋，加工精度表面質(zhì)量好；少于散的輔助支撐加工表面會產(chǎn)生明顯的振紋，而更多的輔助支撐雖能更好的抑制薄壁件的加工震動，但同時增加了夾具的復(fù)雜性，不具有經(jīng)濟(jì)性。

3.3 柔性輔助支撐。利用射流產(chǎn)生的沖擊力抵消薄壁件在加工過程中產(chǎn)生的切削力。提高零件的工藝剛性，減小零件變形和抑制工藝系統(tǒng)振動。柔性支撐不會破壞工件，不會產(chǎn)生壓痕等機(jī)械損傷，不會將支撐部分的誤差映射到工件上，同時由于射流作為介質(zhì)，射流本身就具有冷卻、潤滑、清洗和防銹的作用，同時降低切削熱，避免刀具工件的干涉。但柔性輔助支撐需要具有具備噴射的噴流機(jī)構(gòu)，另外還需依據(jù)不同的厚度確定噴流的壓力的大小，這些具體的參數(shù)需要具體的計算，對操作者的經(jīng)驗要求較高。

薄壁零件的加工，因其結(jié)構(gòu)特點與工藝要求，成為數(shù)控銑削加工的技術(shù)和技能難題。小進(jìn)給量、大切削速度的高速加工切削形式，是目前主要的解決薄壁零件的加工方法，輔以有效的加工輔助措施，才能更好地控制加工變形，保證切削的質(zhì)量，達(dá)到相應(yīng)的數(shù)控銑削的技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]劉學(xué)杰.薄壁零件加工的切削力模型分析與試驗研究[D].南京航空航天大學(xué)，2008：1.

[2]沈耿.薄壁件切削加工控制變形的工藝措施[J].工藝與工藝裝備，現(xiàn)代制造工程，2003（4）：50.

[3]崔惠婷.裝夾優(yōu)化抑制薄壁件加工振動研究組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2016.

[4]梁巖里.動時效在鋁合金薄壁件加工過程中的應(yīng)用.學(xué)術(shù)論文，2016.

[5]周勇.航空薄壁件加工動態(tài)特性及控制工具技術(shù)，2015.

[6]張永強(qiáng).高速切削雷達(dá)結(jié)構(gòu)件的工藝研究[D].南京航空航天大學(xué)，2001.

[7]姚榮慶.薄壁零件的加工方法[J].機(jī)床與液壓，2007，8，251-252.