淺析如何提高薄壁零件的加工質量

紀微微　李鑫

摘 要：文章主要針對當前薄壁零件的加工方式進行了介紹，并敘述了當前影響薄壁零件的加工質量因素，同時借鑒國際先進生產經驗，指出我國薄壁零件該如何提高自身技術水平。

關鍵詞：薄壁零件；加工質量；工藝

1 傳統工藝

薄壁零件在加工上相對比其他的零件要困難，因而其生產工藝的發展受到了限制，但是經過技術人員的研究努力，想要提高薄壁零件的精度還是有可能的。針對一些精度要求高的零件，傳統的制作方式主要采用車銑刨磨四種加工方式，雖然生產效率并不能達到最佳狀態，但是仍舊為各行各業的零件生產源源不斷的提供零件。一直以來對影響薄壁零件加工精度的因素進行很多的分析，不斷有工藝措施得到了實施和完善，從而確保了零件的加工質量。

1.1 精度的影響因素

工件的加工精度主要指零件的實際形狀、尺寸以及表面位置等參數是否同實際設計的參數要求相一致。其中會對加工精度有所影響的條件有：毛坯的剛性；半成品或者毛坯在形狀上存在問題；切削力作用影響；加工設備剛性差；加工過程中受到熱能影響，使得零件出現了形位誤差；切削振動；加工后零件中的殘余應力；由于零件中存有殘余應力，因而在進行運送、存儲以及裝配和調試時受到外界環境影響而發生形變。

1.2 工藝控制

1.2.1 工藝路線的選擇

在薄壁零件的加工過程中應當重點對工藝進行分析，并針對加工過程中薄壁零件的變形規律進行研究，從這兩方面進行切入，著重對加工過程中如何保證工件質量防止變形展開分析，確保零件的加工質量能夠達到設計標準。主要的加工階段包括以下幾步：首先準備毛坯，其次進入粗加工階段，最后進行進一步的精加工。而在粗加工和精加工之間可以通過適當的半精加工對工件進行處理，主要目的是為了消除加工過程中所產生的切削力以及夾緊應力，適當的半精加工也能夠有效消除另加自身的殘余應力。通過中處理方式不但可以暴增零件的精度，另一方面也可以保證零件在進行裝配和調試過程中可以保證穩定性。合理的工藝路線在薄壁零件建工中具有重要的價值，通過對加工方法以及流程合理科學的改進能夠進一步提高工件質量。

1.2.2 提升剛度

薄壁零件由于其自身的材料以及工藝要求，就決定了其自身的剛度會相對較差，因此通過對薄壁零件剛度繼續提高可以有效的消除加工過程中由于加工動作對工件精度的影響，同時也可以消除加工振動，這是提高工件質量以及精度標準的關鍵。從一般角度進行分析，零件在完成設計后，剛度不會再發生改變，除非遇到特殊處理嗎，因而在結構剛度提升方面具有一定的困難。通過對薄壁零件進行位置確定，對夾緊方式進行確定，并對切削用量以及切削方法進行控制，從而提升零件剛度。最后，適當的增加工件的壁厚可以有效增加剛度。所以在加工過程中可以通過澆灌以及膠粘的方式增加零件的剛性以及對零件進行加固。

1.2.3 適當的裝夾

對零件進行裝夾可以從夾緊和定位兩方面進行分析。定位使得零件穩定的處在某一個狀態，通過三點定位的方式將零件固定在某一平面中。夾緊力一般都作用在定位點上，因而要求零件在這一點具有適當的剛性和強度。定位點越小，在加工過程中，零件的精度就越高，但是考慮到夾緊力問題，則接觸面越大越有利。如何才能夠既獲得最大摩擦力又能夠減少接觸面積，是裝夾環節的技術重點。零件的精密加工過程中，夾緊機構可以對夾緊力進行調整，確保切削力可以最小。所以影響對夾緊機構以及刀具的施力情況進行分析，對變形力大小和作用力的方向進行預估。

1.2.4 切削力要適中

刀具在切削過程中會受到外界的作用力，即切削力，這種切削力往往并非是由一個力構成，而是由多個分力共同構成的空間合力，而在零件加工的過程中，切削力是造成零件變形以及工件振動的主要因素。切削力大小會受到以下因素的影響：刀具形狀、工件硬度以及切削用量和切削過程中所使用的冷卻潤滑液。

2 數控補償加工

在目前加工系統中，典型的數控加工過程分為3個階段：（1）離線零件編程（加工前）：（2）在線加工和監控（加工中）：（3）檢驗處理（加工后）。解決復雜薄壁零件高效精密數控加工關鍵技術主要涉及以下2個方面：一是五坐標NC編程與防干涉技術。包括通道分析、通道加工對接域確定、最佳刀軸矢量確定、刀軸矢量光順以及刀位軌跡生成和驗證等。二是切削過程物理仿真與變形誤差補償技術。包括高速切削機理研究、切削力建模、殘余應力預測以及切削路徑和參數優化等。

3 振動切削加工

振動切削是一種新型的非傳統加工的特種切削加工方法，按振動頻率可分為低頻振動切削（20～150Hz）和超聲振動切削（15～35kHz）。它是給刀具（或工件）以適當的方向、一定的頻率和振幅的振動，以改善其切削功效的脈沖切削方法。另外，與傳統切削相比，超聲振動切削的小切削力、低切削溫度更適用于薄壁零件的精密加工，能有效地提高薄壁工件的加工精度和表面質量。

4 高速切削加工

對于不同的工件材料，存在一個切削速度范圍，在這個范圍中，由于切削溫度過高，刀具材料無法承受而不能進行加工，故該速度區域被稱為“死區”。當切削速度超過“死區”以后，隨著切削速度的增大切削力會下降，切削溫度也會降低。近20年來由于工業發達國家的大量投入，高速切削加工技術及裝備均取得了突破性進展。目前高速切削技術已在航空航天、汽車工業、模具加工等行業得到廣泛應用。

5 結束語

我國在零件加工行業大多還是沿用傳統的加工方式，雖然也引進了世界先進的加工方法，例如超聲振動切削以及高速切削，但是由于研究時間較短，因而技術水平相對較低，尤其在薄壁零件領域技術仍舊落后，正是由于對加工機理的研究較少，因而高速切削技術的發展時間相對較短。所以，我們應當積極的探討世界零件加工行業先進的成型工藝以及加工技術，這對于我國薄壁零件的加工水平的提高有著促進作用，同時能夠大大縮短我國的加工行業同國際水平之間的差距，具有重要的價值和意義。

參考文獻

[1]徐可偉，陳斌，朱訓生，等.薄壁零件的超聲振動精密切削研究[J].航空精密制造技術，2001（04）.

[2]孔金星.低剛度薄壁零件的精密加工[J].工具技術，2003（12）.

[3]徐可偉，陳斌，朱訓生，等.薄壁零件的超聲振動精密切削研究[J].航空精密制造技術，2001（04）.