.薄壁件數(shù)控銑削加工環(huán)節(jié)問題

            在薄壁零件數(shù)控銑削加工中，為了獲得高質(zhì)量的薄壁零件，一般采用精細(xì)加工。

由于薄壁零件本身結(jié)構(gòu)比較脆弱，為了獲得高精度、高質(zhì)量的零件，需要對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，設(shè)定切削力或選擇刀具等工藝，保證操作過程不會(huì)對(duì)零件本身造成任何影響。

              這一過程可能造成比較高的誤差率或者破損率，例如切削力參數(shù)設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)加工薄壁件的過程中存在與規(guī)定參數(shù)的差異點(diǎn)，使切削速度超過了薄壁件外表面層的承載能力，造成薄壁件的變形。

同時(shí)，生產(chǎn)中的銑刀也可能因長時(shí)間的加工而出現(xiàn)過熱問題，薄壁件本身外表面的熱承載效率比較低，其熱應(yīng)力作用的極限值高于刀片或薄壁件的承載極限值，就很容易產(chǎn)生熱變形。

             在后期的加工調(diào)整過程中，應(yīng)深入分析數(shù)控銑削加工中存在的問題，結(jié)合操作工藝，改進(jìn)薄壁件的生產(chǎn)加工程序。

2、薄壁件數(shù)控銑削加工出現(xiàn)問題的原因

             由于薄壁零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在加工時(shí)很容易出現(xiàn)各種問題。數(shù)控銑削加工中，薄壁零件可能產(chǎn)生的問題比較多，主要原因是加工工藝和零件本身的承載性能存在差異，導(dǎo)致零件在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)斷裂或者微變形。

從零件生產(chǎn)情況來看，技術(shù)工藝應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)以下問題：

(1) 切削熱問題。 刀具高速旋轉(zhuǎn)或切削等都會(huì)產(chǎn)生熱值，會(huì)對(duì)薄壁零件內(nèi)部的材料或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，進(jìn)而產(chǎn)生變形問題。薄壁零件的材料結(jié)構(gòu)和形狀特殊，使薄壁零件因?yàn)榧庸岬挠绊懚a(chǎn)生相應(yīng)的變形。

(2) 應(yīng)力負(fù)荷問題。 刀具長期的磨損會(huì)造成薄壁零件表面的損傷。銑削刀具是連續(xù)消耗產(chǎn)品，長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)方式，內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能被破壞，一旦刀具表面出現(xiàn)缺口，對(duì)零件的影響是致命的。

(3) 操作問題。 薄壁零件裝夾過程中，操作不規(guī)范會(huì)導(dǎo)致零件變形。薄壁零件內(nèi)部材料較薄，脆性較大，如果夾具裝夾過程不遵循零件本身的物理特性，就會(huì)產(chǎn)生變形問題。

(4) 刀具降低方法不當(dāng)問題。 下刀方法或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)都會(huì)導(dǎo)致制件變形，如果下刀方式有誤，還會(huì)毀壞薄壁制件。

           例如在生產(chǎn)過程中，如果下切刀的位置在制件的末端，則很容易因切刀速度快慢或者逆序切割方法之間存在誤差而導(dǎo)致制件質(zhì)量不合格。

薄壁件數(shù)控銑削加工工藝的應(yīng)用

1.基于零件力學(xué)特性的工藝

           零件加工的影響因素有機(jī)械剛度系數(shù)、幾何精度系數(shù)、刀具振動(dòng)系數(shù)、刀具磨損系數(shù)、工件熱變形系數(shù)等。

           在對(duì)薄壁零件進(jìn)行數(shù)控銑削加工時(shí)，主要考慮的是刀具對(duì)零件加工可能引起的熱影響。

同時(shí)，刀具在切削過程中，其所呈現(xiàn)的力學(xué)性能也可能造成零件回彈現(xiàn)象，引發(fā)刀具的讓刀問題，降低零件加工的精度。

           一般來說，航空鋁合金材料對(duì)應(yīng)的彈性模量為70~73MPa，該值比鋼材的彈性模量小，屈服強(qiáng)度也比較大，在加工時(shí)容易產(chǎn)生回彈，特別是大型薄壁件。

           實(shí)際加工過程中可能產(chǎn)生的切削回彈參數(shù)比較大，應(yīng)針對(duì)不同類型的薄壁零件調(diào)整加工參數(shù)，合理設(shè)置數(shù)控銑削加工參數(shù)，在設(shè)置工藝流程的基礎(chǔ)上，盡量減少加工過程中產(chǎn)生的變形問題。

同時(shí)，加工過程中應(yīng)根據(jù)加工變形的控制，實(shí)現(xiàn)不同切削力參數(shù)或裝夾工藝、加工輔助設(shè)備的調(diào)整。裝夾期間，應(yīng)按照切削用量來定義參數(shù)，當(dāng)切削用量較大時(shí)，要引入粗加工的工藝思路，逐級(jí)切削切除量，減少加工量，為后面的精加工工序預(yù)留相應(yīng)的加工余量。

            在粗加工完成后，薄壁零件需要進(jìn)行熱處理工藝，充分排除零件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，為后期精加工工序的實(shí)施提供基本保障。                                                                                                                                                                                                                                                                             

2. 基于生產(chǎn)工裝和加工順序的工藝流程

          薄壁零件數(shù)控切削加工時(shí)，刀具的選擇、刀具生產(chǎn)過程中的彈性和塑性變化、以及零件材料等都有很大相關(guān)性。

           如果想要降低刀具與材料本身摩擦產(chǎn)生的熱量，就需要根據(jù)工件不同部位的加工或者受力情況，分析生產(chǎn)過程中可能存在的熱變形問題，再結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)指標(biāo)，盡可能的把當(dāng)前工序可能存在的殘余應(yīng)力控制在合理的范圍內(nèi)。

          例如，在加工鋁合金薄壁零件時(shí)，一般需要將殘余應(yīng)力厚度值限制在0.1mm以內(nèi)，如果這樣的厚度值超過了其極限值，其零件殘余應(yīng)力將無法全部排除，在后期外力作用下很容易產(chǎn)生變形問題。

同時(shí)，零件加工時(shí)，根據(jù)精加工工藝的要求，需要對(duì)零件厚度進(jìn)行逐級(jí)減少，當(dāng)零件厚度減少量超過2mm時(shí)，需要分析零件加工切削過程中殘余應(yīng)力的影響。

另外，數(shù)控銑刀在走刀過程中，零件本身的殘余應(yīng)力也可能影響走刀精度，或在切削過程中產(chǎn)生多熱現(xiàn)象，使數(shù)控銑削加工在執(zhí)行過程中存在較多的差異性問題，甚至可能使加工精度降低。

在實(shí)際加工過程中，應(yīng)分析數(shù)控銑削加工過程中可能存在的差異，針對(duì)不同的切削量或刀具、零件應(yīng)力狀態(tài)選擇相應(yīng)的加工模式，如小切削加工模式、分層加工模式等，并配合刀具的行走過程，保證數(shù)控銑削過程中應(yīng)力產(chǎn)生與消除的穩(wěn)定性。

         例如在大面積腹板的加工過程中，可以采用循環(huán)走刀的方式對(duì)腹板進(jìn)行逐級(jí)循環(huán)加工，然后結(jié)合工件在加工過程中的受力變化，分析其是否符合加工過程的平穩(wěn)性及可靠性，進(jìn)而提升工件的使用效果。

在此過程中，應(yīng)盡可能避免刀具在加工過程中出現(xiàn)急停或急轉(zhuǎn)彎，盡可能保證轉(zhuǎn)角區(qū)域的圓弧過渡，如通過控制進(jìn)給速度、切入和切出的鉸接操作等，增強(qiáng)切削的平穩(wěn)性。

在按照規(guī)范的工藝進(jìn)行操作時(shí)，應(yīng)結(jié)合加工中可能出現(xiàn)的變形問題，確定工件的質(zhì)量及其效率是否可以在既定的數(shù)控銑削加工工藝流程下，在維護(hù)的理論基礎(chǔ)之上，逐步通過工藝流程確定生產(chǎn)機(jī)理，增加設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)之間的精度，避免生產(chǎn)中零部件發(fā)生變形問題。                                                                                                                                                                                                                                                                    

3. 基于銑削參數(shù)的工藝流程

          在數(shù)控銑削加工過程中，需要對(duì)薄壁零件的切削參數(shù)進(jìn)行分析，切削參數(shù)會(huì)影響薄壁零件的精度，因此在數(shù)控銑削加工過程中，應(yīng)慎重選擇切削參數(shù)。

數(shù)控銑削加工過程中，刀具產(chǎn)生的切削力作用及刀具作用于薄壁零件表面產(chǎn)生的切削熱相對(duì)較高，要進(jìn)一步提高切削精度，需要對(duì)刀具加工材料、零件材料、數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，有效防止外界約束引起的加工誤差問題。

數(shù)控銑削加工用量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有的加工指標(biāo)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)定，并分析現(xiàn)行加工設(shè)計(jì)與實(shí)際加工結(jié)果之間的關(guān)系，判斷其是否與預(yù)先預(yù)測的基準(zhǔn)相一致，結(jié)合生產(chǎn)率、成本等可控性因素進(jìn)行同步驅(qū)動(dòng)控制，在數(shù)控加工過程的編程程序與生產(chǎn)條件之間找到平衡點(diǎn)，進(jìn)一步明確刀具選擇、加工路徑、切削速度及進(jìn)給參數(shù)等，提高生產(chǎn)效率，降低刀具運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的磨損率。

除了切削參數(shù)的選擇外，需要考慮的一個(gè)重要影響因素是工件裝夾方案，因?yàn)樗苋菀讓?dǎo)致薄壁零件在加工過程中發(fā)生變形。

         刀具在裝夾過程中，工作人員應(yīng)結(jié)合薄壁零件的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，分析銑刀加工過程中的受力變化點(diǎn)及熱變形因素，結(jié)合零件本身的薄弱部位，明確工件的定位形式和裝夾形式，盡量減少工件生產(chǎn)過程中因外界應(yīng)力變化而產(chǎn)生的變形，從而提高薄壁零件的加工精度。

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