薄壁零件數(shù)控銑削加工工藝技術(shù)的分析

鄧宗田

摘 要：隨著制造行業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)控機床在航天航空、汽車、船舶等制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。數(shù)控銑削是零部件加工重要環(huán)節(jié)，數(shù)控機床在加工薄壁零件的過程中受到產(chǎn)品自身特點，以及數(shù)控機床的震動、夾緊力、內(nèi)應(yīng)力等影響，導(dǎo)致零部件出現(xiàn)變形或者零部件尺寸不符合設(shè)計要求。因此，必須嚴(yán)格控制薄壁零件數(shù)控銑削加工過程的精度，確保產(chǎn)品加工質(zhì)量。本文主要分析了 薄壁零件數(shù)控銑削加工變形原因，并根據(jù)原因優(yōu)化數(shù)控銑削加工工藝。

關(guān)鍵詞：薄壁零件;數(shù)控銑削加工;加工工藝

引言

鋁合金結(jié)構(gòu)具有薄壁化、輕量化、耐腐蝕等特點，在磨具、航空等制造領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但是由于薄壁零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、剛度低、零件比較薄，數(shù)控機床加工過程中，受到切削力度、切削溫度、裝夾方式等影響，導(dǎo)致零件的精度無法滿足設(shè)計要求。因此，薄壁零件加工工藝技術(shù)一直是機械加工制造業(yè)的難題。

1.造成薄壁零件數(shù)控銑削加工變形的原因

薄壁零件在數(shù)控銑削加工過程中，主要受到材料自身性質(zhì)、裝夾方式、加工溫度、刀具切削方式等方面的影響。第一，毛坯件的殘余應(yīng)力，毛坯件經(jīng)過加熱處理以后，冷卻過程中，產(chǎn)生一定的內(nèi)應(yīng)力，數(shù)控銑削以后內(nèi)應(yīng)力發(fā)生了一定的改變，從而導(dǎo)致毛坯料出現(xiàn)變形的情況 [1]。第二，裝夾方式。由于薄壁零件比較薄，裝夾以后，零件本身會產(chǎn)生彈性變形，零件彈性恢復(fù)以后，表面厚度發(fā)生變化，從而引起加工誤差，造成零件自身的尺寸、大小、形狀不符合要求。第三，加工溫度。數(shù)控機床運行時，工件和道具摩擦產(chǎn)生一定的熱量，這部分熱量轉(zhuǎn)化為切削熱，導(dǎo)致零件各個位置的溫度分布不均勻，從而導(dǎo)致加工零件變形。第四，刀具的切削方式。薄壁零件加工的方式分為水平進刀和垂直進刀兩種，不同的進刀方式會影響到零件的加工精度。

2.薄壁零件數(shù)控銑削加工工藝技術(shù)

2.1優(yōu)化薄壁零件數(shù)控銑削工藝

毛坯件在加工過程中會產(chǎn)生一定的應(yīng)力，影響到毛坯件的形狀。因此在粗加工過程中，可以選擇高速銑削的方式，將切削過程中產(chǎn)生的碎屑帶走，降低工件加工溫度，從而減少工件熱變形。高速切削與普通銑削方式相比，可以減少半精加工等輔助環(huán)節(jié)，縮短零件的加工時間，從而提高整個加工效率。零件在粗加工的時候，進行選擇順銑的方式，并選擇適合零件的走刀路徑，確保零件的加工質(zhì)量。粗加工時，需要給精加工提供一定的加工余量，并在精加工前，采用熱處理工序消除毛坯材料的殘余應(yīng)力，從而提高薄壁零件的加工精度[2]。

2.2優(yōu)化切削參數(shù)

數(shù)控機床銑削加工過程中，銑削參數(shù)影響到產(chǎn)品的精度。切削工藝參數(shù)與刀具材料、數(shù)控機床的性能、加工零件的表面精度等有關(guān)。切削參數(shù)包括軸向切深、進給速度、銑削方式、切削速度等，在滿足薄壁零件加工精度的前提下，精加工盡量選擇軸向小、徑向切深淺、進給量小的參數(shù)。如果徑向切深比較大，則可以有效地減少切削力，提高薄壁零件的剛性，從而降低零件加工變形量。在保證薄壁零件切除率的欠款，則選擇比較大的軸向切深和比較小的縱向切深，可以提高零件表面平整度。刀具轉(zhuǎn)速一定的條件下，進給速度和進給量成正比，進給量是齒數(shù)和每齒進給量的乘積，每齒進給量增加，則增加切削力，影響到零件加工深度。如果每齒進量比較小，則在切削的時候產(chǎn)生擠壓，導(dǎo)致零件加工變形，加速刀具的磨損。所以要選擇合適的進量。為了提高刀具的使用時間，盡量選擇比較低的切削速度，如果需要改善切削溫度應(yīng)力，則可以適當(dāng)提高切削速度。

2.3刀具幾何參數(shù)的確定

刀具是薄壁零件加工重要輔助器件，為了配合設(shè)計好夾具，在選擇刀具的時候，要考慮到銑削的工藝環(huán)節(jié)，選擇合適的刀具。刀具的前角不能太小，否則會增加刀具切削力，導(dǎo)致前刀面磨損嚴(yán)重，降低刀具的使用壽命。如果前角過大，則不利于刀具的散熱，同樣增加刀具的磨損，所以要合理選擇刀具的前角，如果薄壁強度比較高，則可以適當(dāng)增加前角。為了減少刀具與工件的摩擦，可以適當(dāng)減少刀具的后角。刀刃傾角的大小影響切削力的分配和碎屑排出的方式，所以要結(jié)合薄壁零件加工的實際情況，確定刀刃傾角，如果傾角不合適，可能將加工零件表面擦傷。選刀的時候，盡量選擇刀刃比較鋒利，減少刀具與加工零件的摩擦。

2.4選擇合適的裝夾方式

如果裝夾位置不正確，則可能導(dǎo)致加工工件變形，并在零件表面形成裝夾應(yīng)力場，從而導(dǎo)致裝夾位置變化，刀具在裝夾的時候，很容易產(chǎn)生過切和欠切問題。因此，薄壁零件在數(shù)控銑削裝夾方式直接影響到加工零件的精度和表面質(zhì)量。因此，在制定薄壁零件裝夾方式時，需要根據(jù)加工零件的結(jié)構(gòu)和加工精度要求，選擇合適的裝夾方式。

結(jié)束語

薄壁零件結(jié)構(gòu)特點增加了加工難度，在加工過程中，需要根據(jù)加工零件的特點，選擇合適的刀具、裝夾方式、優(yōu)化銑削參數(shù)，從而提高數(shù)控機床銑削加工工藝水平，確保薄壁零件加工質(zhì)量。

參考文獻

[1]方建京.薄壁件銑削加工工藝方案設(shè)計及仿真分析[J].機械設(shè)計與制造工程，2017，46（5）：103-105.

[2]席萍.薄壁件銑削加工變形機理與預(yù)測技術(shù)研究[D].長春工業(yè)大學(xué)，2015.

[3]吳家慶.薄壁零件數(shù)控銑加工工藝探析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2017，（11）：5952-5952.