數控加工技術在復雜結構薄壁異形零件加工中的有效應用研究

曾軍華+黃安

摘 要：隨著科技的快速發展，社會生產力的不斷提升，在工業機械上會對重量、空間尺寸進行嚴格要求，因此會將復雜結構薄壁異型零件應用其中。因為復雜結構薄壁異形零件本身的結構十分復雜，在加工的過程之中只能通過三維數控軟件進行相應的加工。本文以數控加工技術作為切入點，探討該技術在復雜結構薄壁異形零件加工的應用效果，并且總結其規律，希望能為數控加工的發展提供建設性意見。

關鍵詞：數控加工；復雜結構；應用；薄壁異形零件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.001

因為我國加工技術的不斷提升，很多的發達國家將生產任務、生產制造等產業轉向我國。但是在加工的過程之中，很多的設備對重量和空間的要求十分嚴格，因此會將復雜結構薄壁異型零件應用其中。這些零件因為本身的結構十分的復雜、壁厚較薄、批量大、精度高，普通的加工設備無法進行生產。為了能夠制造出和需求相一致的零件，需要制定合適的工藝和磨具，才能確保零件的質量。

1 相關概述

在平時的數控加工之中，會出現很多的0.5毫米至1.1毫米不等的壁厚的零件，并且其長度不會超過250毫米，但是這種零件對于粗糙度、角度和尺寸的精度要求十分高。因為該零件具有不規則形狀、薄壁厚以及大空間尺寸等特點，因此在加工的時候，不僅僅需要考慮該零件在加工時是否會出現變形，還需要考慮加工完成之后殘余應力是否會影響零件的變形，以及零件存放的過程之中溫度、震動、摩擦以及濕度等問題。

2 分析加工過程之中應用的主要技術以及措施

（1）工藝。在制造的零件的過程之中很多的因素會影響薄壁零件的加工，但是主要的因素包括有以下幾個：一是，材料的材質和結構；二是，加工之前的殘余應力和零件本身的應力是處于平衡的狀態，但是加工的過程之中，切削技術會破壞該平衡狀態，因此十分容易出現形變。因此在加工技術上，需要不斷的改進工藝，通過工藝減少對平衡狀態的影響，避免零件出現變形。

（2）在數控加工之中需要選擇合適的方法。薄壁異形零件的加工過程之中會受到多種因素的影響，因此需要綜合考慮多種因素：一是，加工的路徑。零件在加工的過程之中會因為加工路徑的各異造成不同的變形，這會造成加工的誤差更大。二是，切削的用量。在零件進行切削的過程之中，需要采取小切削，以此保證走刀量的增加，減少因為切削帶來的影響[1]。三是，高速切削。在進行加工的過程之中，因為機床對于局限了加速，因此需要更多的時間進行工件的生產，容易出現浪費時間。如果出現急停或者是急動則會對工件的表面精度造成破壞，有時候甚至會因為過切出現外拐角咬邊[2]。因此需要避免刀具緊急轉化切向，在進行切削時需要保持單一的路徑進行順銑，盡量減少在切削的中途之中出現中斷現象，避免刀具切出和切入的次數，以此才能保障切削的穩定。四是，軟件環境。以UG環境作為基礎，通過高科技軟件的仿真檢測和參數的篩選進行。

（3）選擇合理的夾具以及工裝。為了能夠有效的保障生產的效率，在加工的時候需要考慮零件加緊和定位元件的合理安排，加大零件的夾緊力，以此保障在數控加工的過程之中保障殘余應力和小形變，讓零件的定位、裝夾以及刀路均存在最為優良的狀態。這不僅僅能夠減少加工，還能保障零件應用時的穩定性。

3 解決措施

（1）制定合適的工藝制作流程。數控加工技術是在原有的加工工藝上不斷改進，采用了料、銑、數控銑、熱處理、數控銑、熱處理、數控銑、熱處理、鉗、表面處理的流程。為了能夠將殘余應力去除，在進行三次數控銑之間添加了熱處理。

（2）刀具和銑削工藝的選擇。在數控加工技術之中對于刀具的材料的要求十分高，刀具不僅僅需要具備有基本的性能，還需要有良好的耐熱性、抗熱沖擊性、高溫力學性以及可靠性。在數控加工之中，刀具選擇需要遵循以下幾點原則：一是，需要優先選平頭銑刀，因為平頭銑刀本身具有高切削效率、較佳的加工質量，且平頭銑刀能夠保障自由曲面的粗加工以及半粗加工，保障不過切；二是，選擇球頭銑刀。因為該刀具本身的端頭切削速度為0，在切削的過程之中行距十分密，能夠進行自由曲面的加工；三是，需要減少刀具的應用數量；四是，在進行加工的過程之中，需要分開使用刀具，避免一把刀具完成所有的任務[2]。在進行銑削次序的排列時，需要遵循先面后孔、先銑后鉆、先主后次等相關原則，先進行曲面的精加工，之后才能處理二維輪廓。因此在綜合該因素和高速加工的原則，需要做到以下幾點：一是，在進行粗加工和半精細加工的過程之中，需要通過硬質合金雙刃立式平底銑刀進行，以此才能保障高速切削數量和加工質量。二是，在進行粗加工時需要應用螺旋進刀，深度不能超過刀具直徑的百分之五。三是，應用圓弧進刀，需要直接將刀具下沉至層間距離，避免出現過切現象。四是，在進行精加工的過程之中，需要選用合金球刀具，需要按照UW方向將零件分組。

（3）切削刀量需要選擇合適。在進行粗加工的過程之中，需要將余量大的部分進行切除，因此需要一刀具和每齒進給量選擇具體的數值，盡量將切削力和得應力減少。在進行高度切削的過程之中，切削的速度每分鐘不能低于300R。而在進行精加工的過程之中，為了能夠保障最小的表面粗糙度，切削的速度每分鐘需要大于450m。

（4）對于型腔加工的分析。粗銑型腔的加工，需要將較大余量去除，這樣才能為后續的加工打好基礎，因此需要根據零件加工的實際情況進行分析，選擇合適的銑床加工，保障加工零件內型輪廓的質量[3]。如果進行精銑型腔加工，則需要將零件的結構結合在加工技術之中，選擇高速切削技術，以此避免零件在加工的過程之中出現變形。除此之外，在加工的過程之中還會將切削熱帶走，避免出現熱變形，保障零件形狀、尺寸的精度。

4 結束語

結合加工經驗以及相關資料，可以得知在進行復雜薄壁異型零件加工的時，會出現共性規律。因此需要根據加工的材料和結構，確保加工工藝的科學性。

參考文獻：

[1]李盼.薄壁零件數控加工工藝質量改進分析[J].電子測試，2013，13（24）：229-230.

[2]胡闖.淺析復雜結構薄壁異形零件數控加工技術[J].成功（教育），2013，09（24）：97.

[3]張蓮.淺析復雜結構薄壁異形零件數控加工技術[J].電子制作，2013，22（19）：195.