薄壁框狀結構件的數控加工形變控制

摘 要：目前，薄壁框狀結構件的數控加工形變控制方法是非常復雜的過程，利用薄壁框狀結構件的自身特點，以及結構件在數控加工過程中形成的形變進行綜合性分析，從而影射出薄壁框狀結構件的數控加工過程中會造成形變的加工工序，從而診斷出結構件形變的具體產生位置。以薄壁框狀結構件為主要例子，對數控加工形變發生的情況進行綜合性分析，通過分析結果得到控制數控加工形變的方法與方式，從而確保薄壁框狀結構件的數控加工結果是十分準確的，能夠確保結構件的加工成果具有實用性。

關鍵詞：薄壁框狀；框狀結構件；數控加工；形變控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.010

0 引言

隨著數控加工行業的高速發展，對于數控加工過程形變控制的要求也隨之增加，越來越的人開始關注數控加工形變控制，尤其是薄壁框狀結構件加工過程中形變的產生。薄壁框狀結構件具有重量輕、剛度強、銜接性好等特征，在數控加工過程中可能會發生一定的形變。影響結構件的數控加工形變的因素有結構件初始原料的受力能力、形狀的不對稱、數控加工工藝存在缺陷、加工過程中加工參數設置不合理等等，都會導致薄壁框狀結構件發生形變，出現彎曲、扭曲、彎折等現象，嚴重的可能會影響相關設備的正常運轉。由此可見，薄壁框狀結構件的數控加工形變控制是非常必要的。因此，以薄壁框狀結構件為主要研究內容，從多個方面進行數控加工形變控制研究，從而總結出數控加工形變控制的相關工藝與解決方法，促進薄壁框狀結構件生產質量得到有效提高，實現薄壁框狀結構件的高產量、高質量的生產。

1 優化數控加工物理仿真

隨著計算機技術的飛速發展，數控加工也隨著計算機技術的發展而得到了發展，使得薄壁框狀結構件形變控制工藝得到推廣與應用。與傳統形變控制技術相比較，優化數控加工物理仿真，可以最大程度上降低數控加工形變概率，降低薄壁框狀結構件的加工時間，并通過優化數控加工物理仿真，得出形變溫度、壓力、壓強等[1]。因此，優化數控加工物理仿真技術，對薄壁框狀的數控加工形變的問題進行研究與控制，從而提高數控加工工藝的優化，提升數控加工形變控制技術。對于薄壁框狀結構件的數控加工形變控制的具體流程，可以參照圖1。

通過圖1可以看出，數控加工形變控制主要包括三個方面，分別是裝夾布局、切削參數、材料優化。其中，優化數控加工物理仿真主要是針對材料優化，通過有限元法預測結果，改進傳統數控加工工藝、同時矯正加工工藝，對薄壁框狀結構件的形變進行有效控制。數控加工人員對薄壁框狀結構件開展數控加工，在最大形變理念的基礎之上，構建數控加工物理仿真模型，通過該模型對薄壁框狀結構件高速切割過程進行物理仿真，分析切割過程的具體發生順序、溫度變化情況以及結構件表面受力情況等等[2]。對薄壁框狀結構件應用物理仿真模擬，可以實現對數控加工形變的控制，從而避免薄壁框狀結構發生形變，提高數控加工質量。

2 優化數控加工切削參數

薄壁框狀結構件在數控加工過程中，可能會受到切削力發生形變，通過對數控加工產生的形變現象來說，這種現象的發生屬于彈性形變，在加工過程中削弱切削力就會使得形變恢復成初始狀態。但是，在數控加工過程中，切削刀片的位置與切削力量也會發生一定的改變，從而導致薄壁框狀結構件表面出現形變問題，形變會導致薄壁框狀結構件出現很大的安裝誤差，造成薄壁框狀結構件難以滿足安裝設備的要求[3]。目前運用的數控加工技術，切削參數設置一直影響著薄壁框狀結構件的數控加工過程，在這種條件下，如果切削參數處于不合理狀態，數控加工設備將受到嚴重磨損，薄壁框狀結構件也會隨著切削參數的變化而發生變化，直接影響數控加工質量，最終可能會導致加工成本的增加。因此，在控制薄壁框狀結構件數控加工形變的基礎上，必須對數控加工切削參數進行科學優化與改進。

圖2主要是對數控加工切削參數優化流程進行了詳細說明。首先，需要對加工材料進行準確選擇，在此基礎之上進行加工基面的選擇，確定數控加工設備切割位置。其次，在確定的位置之上，進行鉆孔、定位，粗略得確定切削參數，進行初次切割嘗試，觀察形變發生的情況。最后，通過形變的結果調整切削參數，切斷外形完成數控加工過程，實現測量與處理形變的發生情況。

3 優化數控加工材料

薄壁框狀結構件的數控加工形變控制有許多方法，除了上述兩個方面內容之外，優化數控加工材料也是方法之一，可以在根本上解決薄壁框狀結構件的形變問題，有利于數控加工切削參數的優化以及物理仿真的實踐，實現薄壁框狀結構件的數控加工形變控制的全局優化

[4]。通過對薄壁框狀結構件的數控加工過程中壓力變化情況與形變情況進行對照與分析，可以發現在相同的數控加工條件下，不同的數控加工材料加工出來的薄壁框狀結構件發生的形變程度是存在巨大差異的。其中，加工材料越粗糙，薄壁框狀結構件的形變程度越大；當加工材料經過精細加工，其表面變得光滑，那么薄壁框狀結構件表面壓力越均勻，殘余壓力值越小，形變程度越小。尤其是，當殘余壓力值越接近于0時，薄壁框狀結構件的形變程度可能會趨于0。薄壁框狀結構件在數控加工過程中發生形變是有一個界限值，只要低于這一界限值，薄壁框狀結構件在數控加工過程中就不會出現肉眼可見的形變現象。

通過優化數控加工材料來控制薄壁框狀結構件發生形變，除了優化結構件材料之外，也可以優化數控加工設備的材料，在數控加工設備上安裝一定的零件，使得數控加工設備對結構件產生較小的切削力，從而降低薄壁框狀結構件在數控加工過程中發生形變的概率。優化數控加工材料可以在最大程度上減少加工過程中對結構件產生的壓力與應力，從而實現對薄壁框狀結構件數控加工形變的控制[5]。除此之外，在優化數控加工材料的基礎之上，配合數控加工設備安裝零件，實現切削技術的改變，降低數控加工過程中對薄壁框狀結構件的切割誤差。在優化數控加工材料時，可以選用易切割、應力大、形變能力較強的材料，例如“鋁合金”材料，這一類的材料在進行粗加工過程中會發生一定程度的形變，但是材料內在的特征使得數控加工材料能夠通過人工干預恢復形變。

4 結束語

薄壁框狀結構件的數控加工形變控制是數控加工行業中發展的重中之重，目前的數控加工形變控制方式是多種多樣的，形變控制效果也存在一定差異。為了提高薄壁框狀結構件的數控加工形變控制能力，可以從三方面入手，分別是優化數控加工物理仿真、優化數控加工切削參數以及優化數控加工材料，實現薄壁框狀結構件的數控加工過程形變控制，降低形變現象的發生，提高薄壁框狀結構件的加工質量[6]。提出具有實踐性的數控加工形變控制方法。除此之外，通過優化數控加工形變控制，可以促進形變控制的應用范圍，為數控加工行業提供更加可靠的假設性意見，推動薄壁框狀結構件的數控加工產業的發展。

參考文獻：

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[6]邢美峰，郭靜.12Cr18Ni9不銹鋼筒形件數控旋壓仿真及工藝參數優化[J].機床與液壓，2017，45（10）：53-56.

作者簡介：王研（1979-），女，吉林人，本科，中學中級，教師，研究方向：數控加工技術。