面薄壁零件數控加工技術(shù)研究論文
摘要：含有負角度型面的薄壁件具有普通薄壁件的難加工特點(diǎn)，而且對于負角度型面的加工，在一次裝夾下難以完成加工，而采用多次裝夾的加工方法既降低了零件精度，又影響了加工效率。因此，研究合適的含負角度型面薄壁零件加工工藝，不僅能有效提高零件精度，而且能夠提升加工效率，對實(shí)際生產(chǎn)具有重要意義。
關(guān)鍵詞：薄壁件；負角度型面；復雜曲面；加工工藝
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新工藝和新技術(shù)不斷涌現，機械加工工藝正朝高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝已突破傳統的加工范疇，可以加工各種復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問(wèn)世，提高了形狀復雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度[1]。計算機數控編程使得數控機床與實(shí)際生產(chǎn)緊密相連，可以通過(guò)計算機對數控程序進(jìn)行校驗，檢查刀具運動(dòng)軌跡正確與否，判斷加工參數選擇是否合適等。通過(guò)在計算機上進(jìn)行仿真加工，檢驗數控加工程序代碼，具有直觀(guān)、快速且不需要額外費用的優(yōu)點(diǎn)，對縮短產(chǎn)品的試制周期、提高數控加工效率具有十分重要的意義。
1薄壁件加工變形概述
隨著(zhù)航空工業(yè)的發(fā)展，航空薄壁件越來(lái)越多地在航空工業(yè)中得到廣泛應用。但是，薄壁零件強度低、剛性差、在銑削中易變形，不易保證零件的表面質(zhì)量[2-3]。而在加工過(guò)程中，薄壁零件的變形問(wèn)題尤為突出。引起加工變形的原因很多，不僅與材料的特性有關(guān)，還與零件的結構特性以及加工過(guò)程中的裝夾、加工參數及切削路徑有關(guān)[4-6]。因此，選擇合理的裝夾方案和加工參數，采用合適的工藝方法是克服薄壁件加工變形的重要手段，特別是面對含有負角度型面的薄壁件加工時(shí)，合理的工藝方法顯得尤為重要。本文以某型機靜氣動(dòng)彈性試驗剛性模型中導流片為例（見(jiàn)圖1），對某些含有負角度型面薄壁零件數控加工技術(shù)進(jìn)行研究和探索。
2導流片數控加工技術(shù)研究
導流片材料為30CrMnSiA，經(jīng)熱處理后，強度σb≥1080MPa，由圖2可知，導流片薄壁處型面與底面在XY、XZ方向上均存在夾角，在XZ方向上，薄壁與底面成85.25°銳角，而且薄壁厚度處僅有1.49mm。該零件精度要求為±0.1mm。
2.1加工難點(diǎn)分析
型面存在負角度且為薄壁，易單向受力產(chǎn)生變形，加工時(shí)存在以下難點(diǎn)。
2.1.1零件加工需經(jīng)多次裝夾在一次裝夾下，普通立銑刀無(wú)法加工負角度型面，需經(jīng)過(guò)多次裝夾才能達到加工目的，增加了裝夾次數，使裝夾累積誤差增大。
2.1.2薄壁加工易單向受力產(chǎn)生變形加工薄壁時(shí)，刀具單方向對型面施加切削力（見(jiàn)圖3），使零件易產(chǎn)生單方向變形，而且加工薄壁零件時(shí)產(chǎn)生的振刀、卷邊等難題也將凸顯，使零件精度難以保證。2.1.3根部為直角，清根困難由于薄壁型面根部為直角，人們無(wú)法通過(guò)銑削清根，需要依靠鉗工手工修銼，增大了工作量，延長(cháng)了加工時(shí)間，降低了零件精度。
2.2工藝解決措施
2.2.1使用等高線(xiàn)切削方式避免薄壁單向受力采用等高線(xiàn)分層切削方法（見(jiàn)圖4），使切削力同時(shí)分布在型面兩側，避免了零件單向受力，減少了零件的單向變形，提高型面加工精度，使得最終尺寸能夠滿(mǎn)足零件需求。
2.2.2使用五坐標加工中心對零件清根采用T型銑刀雖然可以在一次裝夾下完成零件的銑削工作，但是由于圓形刀片根部為圓角，而零件根部為直角，圓形刀片無(wú)法完成清根操作。為清除零件根部余量，達到零件最終尺寸要求，采用五坐標加工中心對零件進(jìn)行清根。通過(guò)機床主軸的擺角，五坐標加工中心可完成斜面清根。對該零件進(jìn)行清根時(shí)將機床主軸旋轉4.75°，采用平底立銑刀即可完成清根，如圖5所示。
3結論
針對導流片的數控加工探索和研究，本文得出以下幾點(diǎn)結論：選取T型銑刀，采用等高線(xiàn)分層銑削，克服了銳角面干涉問(wèn)題，使零件能夠在一次裝夾下完成銑削，減少了裝夾次數，降低了因裝夾引起的累積誤差；切削時(shí)避免了薄壁單向受力，使加工時(shí)的切削力分布更為均勻，減少了因切削引起的變形，能更好地滿(mǎn)足零件型面要求；采用五坐標清根，使零件根部能夠在數控機床上得以加工完成，避免了鉗工手工修銼，大大提高了零件加工效率，更好地保證了零件精度；經(jīng)三坐標檢測，采用上述加工方法，使零件型面精度保證在±0.1mm以?xún)取?/p>
參考文獻
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