薄壁零件數控加工工藝質量改進方法

郁晗

（無錫工藝職業技術學院，江蘇 宜興 214200）

0 引言

數控技術在薄壁件加工中的應用日益成熟，極大地促進了我國制造業的發展。但是，就薄壁零件加工現象而言，存在薄壁零件加工不良率高、質量差等一系列問題，從我國制造業的長遠發展來看是非常不利的[1]。因此，數控技術在薄壁件加工中的應用，應為加工技術質量的不斷提高奠定基礎。機械零件的加工過程由多個部分組成，其機械工藝的研究對我國經濟建設具有重要意義。目前，由于我國高密度機械廠的發展已不能滿足實際發展的需要，我國制造商的生產正逐步向高精度發展轉變[2-3]。目前的機械技術是自動化、智能化，另外，為了保證機械產品的質量，降低機械產品的生產和研發成本，提高機械產品的生產效率，機械零件的工藝過程應該重點研究[4]。

1 薄壁零件數控加工工藝的探究

1.1 加工工藝分析

在數控生產過程中一些薄膜零件的質量分析初期，可以看出，一些薄壁零件獨特的結構尺寸和高精度的質量要求嚴重影響了工藝流程。此外，一些薄壁件的質量問題，如結構剛度低、易變形等問題更為突出，這使得CNC生產過程中對薄壁件的質量要求更加嚴格。

1.2 加工工具分析

在用數控加工設備加工各種薄壁零件的同時，為了有效保證薄壁零件數控加工作業的質量，刀具的選擇對于工作的順利開展非常重要。用戶在選擇和使用特定產品的過程中，需要對所用工具的實際工作型號、零件和技術指標等各方面進行詳細分析，以有效保證工作精度、強度、尺寸比和穩定性。在此研究的基礎上，各種薄壁套筒式刀具的設計參數數據應結合其他模型進行分析，并在設計中增加薄壁刀具設計切入次數，提高薄壁刀具CNC加工工藝的真實性和可靠性[5]。

2 機械加工薄壁零件的特點

在薄壁零件加工過程中，必須注意影響精度的因素，確保滿足加工的預期要求，制定更完整的薄壁零件加工計劃。以下是影響加工精度的主要因素：

（1）工具的基本質量。刀具的質量和使用的難易程度直接影響到加工操作的效率。外力對刀具的影響和變形程度也有影響。

（2）機床的幾何精度和剛性。作為一個基本參數，整體水平對薄壁零件的加工質量有不同程度的影響。

（3）夾具的基本結構和強度。在加工薄壁零件時，裝夾方法也起著不同的作用。

（4）切削過程中冷卻液的成分。

3 影響薄壁零件質量的因素分析

3.1 切割方式的選擇

在切割薄壁零件時，必須選擇合理的切割方法，避免對零件加工工藝的質量造成影響。因此，應結合薄壁零件的實際要求，選擇科學的切削方法，從而提高零件的切削精度，例如，在粗加工薄壁零件的過程中，選擇“漸進式”加工方法，可以確保切刀運動軌跡的標準化，提高切割的均勻性。

3.2 零件精度受夾緊影響

零件的精度受零件本身剛度的影響，薄壁零件的加工需要選擇合適的裝夾位置并考慮零件的受力和應變?，F在有專門的扣件來減少安裝造成的變形，但還是存在影響因素。因此需要提高零件材料的剛度，以減少夾緊的影響，這要從材料的選擇和制造開始，由于成本相對較高，工藝復雜，通常在加工過程中添加一些厚涂層。裝夾工具對各種加工零件通用，不是為其他零件設計的，特別是薄壁零件的加工，各種外觀都難以匹配，只能勉強裝夾，造成加工過程打滑和受力不均變形。

3.3 切割精度受切割參數影響

在實踐中，切削力已被證明受多種因素的影響，當控制其他幾何參數而不改變它們時，切削角度對零件變形的影響最大。通過適當改變切口的前后角度，可以有效地減少摩擦和變形，降低零件的誤差，確保零件的加工精度得到有效提高。在確定刀具的幾何參數時，切削速度、進給率和切削寬度對切削精度的影響較大，主要是這些切削參數的變化根據材料的不同產生不同的影響，并且影響摩擦力，在加工過程中難以將材料的變形精確控制在一定范圍內，是目前機床加工技術中需要改進的領域。

3.4 切割方式和路徑的影響因素

在加工薄壁零件時，對加工精度和工藝質量影響較大的因素包括走刀路徑和走刀方式。傳統的切割方法通常使用粗刀完成一次處理，然后進行修復。這種切割方式在達到工件的精度上有一定的難度，而且如果切割方式比較粗糙，后期修正的難度就增加了，增加了工作時間、人力和物力，難度較大，確保滿足高質量的加工要求。在加工薄壁零件時，由于零件變形而無法隨時間改變刀具路徑會增加零件的變形，這與傳統工裝方法的單一局限性有關。在改進CNC加工工藝時，要注意運動，刀模和路徑的優化設計，便于實際工作中及時更換，減少零件變形程度。

4 薄壁零件數控加工工藝質量的改進方法

4.1 保證工藝流程設計的科學性

將數控技術應用于薄壁件的加工，可以在提高零件加工效率的基礎上，保證薄壁件的加工質量。可以說，數控技術的應用對于實現零件加工的自動化、智能化是非常必要的。與常規加工技術相比，數控加工技術可以有效降低加工誤差，提高鈑金件的生產質量。在設計加工工藝之前，需要先分析受力條件，查找導致零件變形的因素，然后進行基面切割，為后續零件的順利切割提供保證。因此，要提高薄壁零件的加工質量，必須根據實際需要，不斷改進零件加工計劃。

4.2 改進零件裝夾方式，優化零件裝夾方案

在CNC加工中，零件的內載荷和夾緊力也是直接影響薄壁零件質量和工件零度的重要因素。對于一些剛性較小的大型薄件，如果在加工薄壁件時夾緊力過大，薄壁件全數控加工時就會產生與零件夾緊力相對應的承載力。一般情況下，需要注意支撐力和夾緊力的零件加工強度的位置不同，一般薄壁零件的加工剛度較小，因此需要持續支撐軸承力，提高薄壁零件的加工強度。因此，如果支撐力作用在薄弱部位的薄壁面上，則應提高薄壁部位的加工強度，相應地，夾緊力是為了降低薄壁部位的剛度。所以在某種程度上，夾緊的力必須施加在剛度較大的薄壁零件的薄壁面上[6-7]。這樣，在具有不同變形強度的材料零件的整個表面上提供整個夾緊承載力和總承載力的合理分布，可以科學合理地控制，并且是基于傳統的數控。通過控制、人工控制進行各種減薄，墻體整體強度變形潛力最大，控制措施安全可行、科學合理，對有效控制各種薄壁變形非常有效。另外，還需要進一步優化裝夾轉移位置和裝夾工具，在使用裝夾卡輔助裝夾之前，要對被夾持工件的輔助裝夾轉接位置進行詳細的數據分析，以及不同的應力和變形為了對工件進行更專業的分析，在工件施工時可以考慮使用更先進的工件夾緊傳動裝置和傳動比，如電動膨脹套、輔助夾緊支架和擋圈等，以盡量減少夾緊傳動裝置與工件裝夾時因應力誤差可能產生的工件大應力應變，以進行必要的工件加工應力支撐。

4.3 提高切割精度

切割角度或切割方式的選擇直接影響切割精度。使用CNC技術加工薄壁零件時，必須先對零件進行夾緊，然后再進行切割。這很容易使零件變形并對后續加工操作的開發產生負面影響。隨著零件變形，預設的切割路徑會發生變化。為防止上述問題的發生，應注意以下3點。

（1）根據被加工零件的物理特性計算裝夾時的角度和力，以減少變形量。

（2）選擇合適的支撐點，使夾緊操作不會損壞表面剛度低的零件。

（3）注意誤差計算，及時修正切削加工路徑偏差，降低薄壁件加工不良率。

4.4 建立最優數控車床加工方案

在薄壁零件加工過程中，很多誤差因素是不可避免的，所以要盡可能減少對零件加工的影響。另外，要制定最佳方案，必須全面考慮所有參數，這是為了保證薄壁件的CNC車削質量的關鍵。生產前，加工人員應分析零件的加工圖，根據實際情況選擇合適的加工程序和刀具，然后詳細細化加工位置、刀具角度和方向、余料方向，提高加工精度。

5 結語

目前，加工技術的發展非常迅速，極大地推動了數控加工行業的快速發展，也被應用于航空航天、機械制造等主要機械加工行業。目前，人們對薄壁件數控加工的要求不斷提高，要求比以往任何時候都更好的質量，以滿足現代機械工業的當前需求。談到薄壁零件的CNC加工，影響加工過程質量的因素有很多，包括零件裝夾、切削角度、切削方法和路徑、加工路徑等。需要在掌握這些要素的同時，了解如何提高加工技術，促進行業的持續發展。