淺談薄壁零件數控加工工藝質量改進方法

許新偉

（濟南市技師學院，山東 濟南 250001）

薄壁零件是一種壁厚度＜1mm的金屬零件類型，因其有結構緊湊、質量輕和材料消耗量低的優勢，因而在工業生產中有廣泛的應用。通過數控技術開展薄壁零件加工，可以縮短薄壁零件的加工效率，同時提升加工精度，但實際生產過程中也極易受到諸多生產因素的影響，導致加工質量受影響。比如，在薄壁零件數控加工生產過程中，工藝質量極易受到裝夾、刀具和工藝流程的影響，對薄壁零件功能有較大的影響。因此，針對影響薄壁零件數控加工質量的因素，積極做好預防和改進工作尤為關鍵，必須予以充分的重視。

1 薄壁零件數控加工工藝

數控技術的廣泛應用改變了薄壁零件傳統的加工模式，不僅提升了薄壁零件的加工效率，而且通過應用PLC控制系統提升了對切削刀具的控制能力，可更好地完成薄壁零件的切削工作。總的來說，薄壁零件的數控加工主要有三個階段，即粗加工階段、半精加工階段及精加工階段。在粗加工階段，主要是對薄壁零件做初步加工，需要結合零件特點和類型來選擇加工工藝。比如，在開展薄壁套的粗加工時，需要應用粗車外圓、粗鏜內孔等工藝，同時去除多余的材料。在半精加工階段，需要及時處理薄壁零件的次要表面，保證加工質量。待完成次要表面的加工后，工作人員要去除薄壁零件的多余部分，以確保可以滿足精度要求。在精加工階段，所生產的薄壁零件生產精度已經初步達到了相關的規范標準，精加工階段需要借助精車零件外圓的方式對一些微小部位進行細加工，以此確保其精度和粗超度均可以滿足圖紙要求。

在薄壁零件數控加工過程中，考慮到薄壁零件對尺寸精度和加工位形精度有較高的要求，同時，加工極易受到剛性、易變性等因素的影響，因而實際開展加工時，要給予加工工藝科學應用充分的重視。比如，在生產薄壁套過程中，工作人員要重點做好兩端面、外圓面和內孔三方面的工作，嚴格遵循粗加工階段、半精加工階段及精加工階段的技術規范要求。

生產時先按照技術要求展開粗車外圓，確保外圓可以達到預先設計的目標值；而后進一步對展開的半精車外圓進行加工處理，調整和控制薄壁的直徑，確保零件初步滿足工藝要求；最后，在選擇精車外圓時對零件做進一步的加工處理，確保加工精度滿足圖紙要求。在開展薄壁零件數控加工過程中，需要特別注意一點，即為了確保數控加工工藝可以有效應用，工作人員要做好刀具的選擇工作，確保所選用的刀具有足夠的剛性、強度合精度，且便于維修和拆卸，通過選擇合適的刀具確保切削的精度和可靠性。

2 影響薄壁零件數控加工工藝質量的因素

2.1 零件裝夾影響薄壁零件數控加工工藝質量

零件裝夾是薄壁零件數控加工工藝高效應用的重要設備，若是裝夾質量無法滿足生產需求，勢必會導致生產過程中出現脫夾的情況，繼而導致薄壁零件加工質量不達標的情況，嚴重時還會引發安全事故。另外，當裝夾的剛度不達標或變形應力控制不當時，也會導致生產質量受到影響。除此之外，受到零件裝夾的影響，薄壁零件加工過程中會出現形變的情況，同樣會導致加工質量受到影響。

2.2 切削角度影響薄壁零件數控加工工藝質量

為確保薄壁零件數控加工質量，工作人員要預先對所選擇的刀具參數做全面的分析，確保刀具滿足生產需求。通常情況下，當受到刀具切削角度、切削速度和進給速度等因素的影響時，刀具切削過程中會出現較多的風險和故障，尤其是切削過程中會導致薄壁零件出現變形和摩擦。比如，當刀具的前角和后角發生變化時，會出現摩擦和變形增加的情況，切削力隨之增強，繼而引起薄壁零件變形程度增加，影響加工質量。

2.3 走刀方式與路徑影響薄壁零件數控加工工藝質量

走刀方式與路徑均是薄壁零件數控加工過程中的重點，尤其是走刀對數控加工質量可以產生直接的影響。走刀方式與路徑的科學控制可以提升薄壁零件數控加工效率與質量，但若是在數控加工過程中未對走刀方式和路徑給予充分的重視，則勢必影響薄壁零件加工質量，嚴重時還會破壞刀具，引發生產事故。

2.4 工藝路線影響薄壁零件數控加工工藝質量

針對薄壁零件數控加工工藝的特殊性，為確保薄壁零件的加工質量，工作人員需要結合零件生產特點和需求科學確定工藝路線。若是在確定工藝路線時對薄壁零件變形處理知識了解的不夠全面，沒有充分考慮變形問題，極易導致薄壁零件加工效果不佳，繼而引發薄壁零件質量問題。除此之外，若是工作人員未充分重視數控加工振動現象和加工剩余量等相關性因素，也會導致薄壁零件在加工過程中出現質量問題。

3 薄壁零件數控加工工藝質量改進方法

3.1 零件裝夾的改進要點

考慮到零件裝夾對薄壁零件數控加工質量有較大的影響，在整個生產工藝中發揮著十分重要的作用，因而必須做好零件裝夾的質量改進工作。一方面，在生產過程中加強零件裝夾質量的管理工作，避免出現因為小故障而導致零件加工質量受損的情況；另一方面，在設計階段要控制零件裝夾質量，確保各項參數可以滿足生產要求。總的來說，零件裝夾的改進與優化可以重點從以下幾方面著手。

（1）確保零件裝夾結構緊湊，懸伸短：數控加工過程中，裝夾會隨著主軸回轉而回轉，為確保裝夾的重心可以始終緊緊貼靠主軸的端部，需要有效控制裝夾的重心。通過控制裝夾重心，可以確保其慣性力和回轉力矩大小滿足數控加工精度要求，從而保障加工質量。在懸伸長度控制方面，工作人員要根據薄壁零件實際情況選擇，比如，在開展薄壁套的數控加工時，當薄壁管外徑為63mm時，則其懸伸長度控制在L/D＜1.25。

（2）確保裝夾與數控機床之間的連接平穩且有效，同時對影響兩者連接的因素及時消除，減少安裝因素對薄壁零件加工質量的影響。

（3）確保裝夾機構有足夠的安全性和耐久性：裝夾機構的選擇以安全性和耐久性為原則，一方面，保證裝夾有足夠的強度和剛度；另一方面，保證裝夾有充分的夾緊力，可以很好，預防脫夾情況的發生。實踐應用發現，通過選擇耐久性良好的裝夾可以最大地減少裝夾的損壞，裝夾變形問題也可以得到有效的控制。

3.2 切削量與路徑的選擇

要實現改進薄壁零件數控加工工藝質量的目標，務必做好走刀路徑和切削量的控制工作。比如，在開展薄壁套的加工時，可以通過表面粗糙度公式確定薄壁套切削量，以便更好地控制主軸轉速、背吃刀量及給進量。

確定切削量后，即可以選擇主軸轉速、背吃刀量及給進量。如表1是薄壁套的切削量選擇參考值。

表1 薄壁套的切削量選擇參考值

在切削路徑規劃過程中，需要合理增加數控加工相關操作的主動性，同時，優化刀具路徑。重點把控以下原則：（1）粗加工工藝改良中，可選擇階梯式粗加工法和一次性粗加工法，確保順利完成薄壁零件加工。實踐應用發現，這一工藝可以改變傳統的十二走刀路徑，并可以沿著X和Y方向做平移運動，清除多余的材料，確保切削效果；（2）合理調整刀具的前角和后角，按照前后角度的特點，合理調整前角和后角的大小，以此避免摩擦和變形問題的出現，減弱切削力。

3.3 基于仿真數控的加工工藝質量改進

在開展基于仿真數控的加工工藝質量改進過程中，可以借助相關的理論公式來分析薄壁零件的加工參數。

式中，K表示薄壁零件的整體強度矩陣；F表示薄壁零件在加工過程中所承受到的負載列陣；U表示薄壁零件加工過程中出現的變形情況。

根據公式（2）的相關性質，為完成薄壁零件數控加工質量的提升工作，可以適當對F、K值進行調整，避免變形情況的出現。在具體調整F、K值時，可以對所使用的薄壁原材料進行分析，若原材料強度不足，則可以選用新的薄壁材料。也可以在原材料不變的情況下，借助填充物質的方式來增強材料強度。

4 結語

薄壁零件數控加工工藝質量改進要始終從其工藝質量影響因素著手，在此基礎上開展針對性的質量改良與優化工作，重點做好零件裝夾、切削量與路徑及仿真數控的加工工藝質量改進三方面的工作，以此強化加工質量控制水平，降低生產成本。