探究薄壁粱類零件加工工藝

劉貽軍

（中國航發湖南動力機械研究所，湖南 株洲 412000）

因為薄壁粱類零件特點顯著，所以進行薄壁粱類零件加工時，存在一定復雜性，其中涉及到了很多加工重點難點，若薄壁粱類零件加工不到位，很容易導致整個零件的性能降低。薄壁粱類零件一般用于飛機梁體當中，該位置在前機身、中央翼的對接位置，零件外形作為飛機的理論外緣，結構非常復雜，并且截面小、壁薄，是典型的薄壁零件。如何把控薄壁粱類零件加工質量，成為當前航空航天裝配領域的重點，本文將針對薄壁粱類零件加工工藝進行詳細分析。

一、薄壁粱類零件特點

薄壁粱類零件相比以往的梁零件的“工”字結構來說，整體呈現“L”形狀。薄壁粱類零件的特點顯著，其外廓尺寸一般為8mm×100mm×1200mm[1]。薄壁粱類零件的腹板、緣條很薄，厚度僅僅2.5mm——4.5mm。在進行薄壁粱類零件加工時，對零件加工的精準度要求非常高，厚度尺寸的偏差極限不能超過±0.2mm。薄壁粱類零件的變化幅度相對較大，常規的薄壁粱類零件最低處為36mm，最高處為72mm。此類零件的結構非常復雜，所有的面都呈現出曲面，甚至一些面呈現出雙曲面。此外，薄壁粱類零件的閉角角度較大，緣條與腹板之間呈現出68°，縱深為36mm，其高度從11mm——26mm區間過渡。此類零件當中，整體結構當中沒有明顯的支撐筋條，并且端頭是開敞結構，零件的毛料重量大約在74.42kg左右，整體毛料為鋁合金板材。毛料加工之后，零件重量僅僅有1.37kg，金屬祛除率大約為98%左右，所以加工難度與技術要求都非常高。

二、薄壁粱類零件加工難點

薄壁粱類零件在加工的過程中具備一定難度，在實際進行加工的過程中，零件很容易因為加工出現顫抖現象，在此種加工環境之下，零件的尺寸、精準度很難把控，并且零件的厚度與尺寸也不容易把控。此外，該類零件的閉角區域相對較大，高度較低，這樣便導致整個工件的加工空間狹小，對刀具的直徑、刀具下刀的深度提出了嚴格的考驗[2]。此外，該零件閉角處呈現錐形，立銑刀粗加工之后，剩余量較大，并且呈現出分布不均勻等特點。在此種情況下進行精銑內形時，很容易因為刀削量較大造成刀具折斷等問題，直接破壞了零件已經加工的表面，直接影響了整個薄壁粱類零件使用質量。在薄壁粱類零件第二面加工時，因為零件的閉角處具備特殊的結構，所以在進行加工處理時，往往會導致一定程度的質量問題。機床在進行擺角加工的過程中，會因為機床主軸與機身作用等因素，直接干涉了真空平臺，所以必須要借助科學施工技術手段來進行方箱加工，高質量開展放棄真空吸附，確保薄壁粱類零件加工的精準性。在進行薄壁粱類零件加工時，毛料的95%以上的毛料需求剔除，若在加工的過程中出現了毛料處理技術不當，那么很容易導致薄壁粱類零件形變，直接影響了整個薄壁粱類零件的質量。

三、薄壁粱類零件加工工藝要點

（一）選擇機床

在我國信息化技術、數字化技術不斷發展的當下，促使零件加工領域呈現出積極性發展態勢，載薄壁粱類零件加工工藝時，最為基礎的設備便是數控機床[3]。因為薄壁粱類零件的剛性相對較差，那么必須要借助快速切削的方式進行加工，選擇高速銑機床，切削時90%以上的細小碎末，都會被帶走，并且可以保障加工面的熱度降低，非常適用于薄壁粱類零件加工當中。針對零件的大閉角區域來說，便可以選擇坐標機床C角角度大于零件閉角角度設備，滿足薄壁粱類零件加工需求。在進行機床設備類型選擇時，必須要結合數控機床特點與薄壁粱類零件加工工藝需求合理選擇技機床設備。

（二）選擇刀具切削參數

在進行切削的過程中，刀具的工作面會與被加工的材料進行積壓、摩擦。切削加工時若走刀量過大時，在機械能與熱能轉化的過程中，對刀具帶來更大的磨損[4]。刀具與零件并未冷卻便開展切削工作，那么很容易導致切削刀具的磨損程度提升，導致刀具的使用壽命變短。在薄壁粱類零件加工時，所選擇的刀具可以參考表1所實際，按照VC=πDn/1000計算后，針對不同刀具、不同部位加工，選擇合理的切削參數。

表1（薄壁粱類零件刀具切削參數）

（三）數控工藝流程安排

因為在開展薄壁粱類零件加工時，需要分兩面進行加工，兩面加工的余量相差懸殊，所以在進行加工的過程中，必須要把控兩面不同變量。加工時，腹板基本可以與底面貼平，在進行第二面加工時，需要嚴格把控零件剛性，確保腹板厚度[5]。將第一面定位之后，裝夾方式采用真空吸附，加工零件下陷及局部。第二面進行加工時，需要通過均勻布板的方式，對零件進行壓緊加工，加工流程為“粗銑外形——精銑內形——精銑腹板——粗銑側面凹形槽口——行切槽口區域內形和底R——切斷”。

（四）粗加工余量控制

在進行零件加工時，會隨著零件壁厚的降低而促使零件剛性降低，并且零件的形變也會隨之增大。薄壁粱類零件加工時，很容易導致銑刀出現顫抖的現象，直接導致加工表面質量降低，甚至容易出現波紋狀態[6]。薄壁粱類零件加工與傳統僅留1mm余量的方式存在差異，對粗加工時余量進行調整，零件徑向留2mm余量，軸向預留3mm余量。在改進之后，精銑零件內形，剛性較為良好，加工表面具備一定光滑性，可以滿足薄壁粱類零件加工需求。

（五）閉角區毛料高度預處理

在進行數控機床編程時，需要結合薄壁粱類零件加工實際情況對閉角區域進行分析，刀具大擺角進行閉角加工時，刀具與零件的地面需要保持20mm以上的高度，以便于確保閉角加工有足夠的空間。但是一般情況下，毛料的厚度一般在80mm，若不對毛料進行預處理，那么刀具加工此時，刀具與毛料會出現嚴重觸碰，或導致刀具折斷。為了確保零件質量，粗銑的過程中，必須要結合實際情況來除去多余的毛料，考慮到剛性需求，將剩余高度保持在20mm。

結束語

總而言之，薄壁粱類零件具備質量輕、節約材料、結構緊湊等諸多優點，可以廣泛運用到航空航天工業當中。但是薄壁粱類零件的剛度較低，很容易變形，并且加工精度難以保障，直接影響了薄壁粱類零件加工質量。在進行薄壁粱類零件加工的過程中，必須要結合航空航天裝配要求，對薄壁粱類零件進行合理設計，嚴格把控各項加工技術要點，切實增強薄壁粱類零件質量，為我國航空航天裝配領域發展做出貢獻。