分析薄壁零件数控加工工艺质量改进方法

廖剑斌+++苏茜

摘 要：数控加工工艺可以有效完成对薄壁零件的加工，并改善传统薄壁零件加工的工艺流程，在提升薄壁零件加工效率的同时，还能有效提升薄壁零件的加工精度，满足薄壁零件加工的基本需求。但是，实际的薄壁零件数控加工工艺中，会受到一些外界因素的影响，导致零件加工的质量出现问题。为此，需要强化对薄壁零件数控加工工艺质量的分析，再选择有效的工艺质量进行方法，旨在提升薄壁零件质量提升，积极推动零件加工企业的发展和进步。

关键词：薄壁零件；数控加工；工艺质量；改进方法

薄壁零件是指壁厚<1mm的金属零件类型，薄壁零件具有质量轻、材料消耗量低和结构紧凑等特点，可以广泛的应用到各类工业部门中。但是，在实际的加工中，薄壁零件的刚性差、强度低等问题，导致薄壁零件的加工难度增加，还可能会引起薄壁零件的加工工艺质量问题，严重影响薄壁零件的功能性。数控加工工艺对改善薄壁零件质量和精度具有较好的作用。而实际上薄壁零件数控加工工艺质量，仍旧受到装夹、刀具和整体工艺流程等因素的干扰，影响薄壁零件数控加工工艺的质量。基于此，本文对薄壁零件数控加工工艺质量的影响因素展开分析，再结合薄壁零件数控加工的相关质量指标，选择有效的加工工艺改进方法，具体内容如下。

1 薄壁零件数控加工分析

薄壁零件具有较高的应用价值，可以应用到多种行业中，传统的薄壁零件加工，加工效率不高，且容易出现薄壁厚度控制不够理想的特点，影响薄壁零件的应用和质量。针对这类情况，数控机床的应用，切实有效的改变了的薄壁零件加工的效率，借助PLC控制系统，可以强化对切削刀具的控制，可以自动完成对薄壁零件的切削。

1.1 薄壁零件数控加工阶段

根据薄壁零件的基本情况，可以有效将薄壁零件数控加工分为三个阶段，具体的三个阶段如下：

（1）粗加工阶段。主要初步对薄薄零件进行加工，结合具体的零件特点和零件类型，选择适宜的粗加工工艺[1]。如在对薄壁套的加工时，主经过粗车外圆、粗镗内孔等工艺完成对零件的粗加工，并去除多余的材料。

（2）半精加工阶段。这一阶段需要对薄壁零件的次要表面的进行相关处理工作，结合质量指标和精度指标，保障次要表面加工的有效性。次要表面加工完成后，需要進一步的对薄壁零件的多余部分进行去除。为了促使薄壁零件的精度和质量标准能够满足三精加工的需求，需要强化对半精加工的质控。

（3）精加工阶段。经过半精加工处理的薄壁零件已经初步达到相关指标标准和技术标准。精加工主要是通过精车零件外圆的方式，促使零件的精度和粗超度能够满足薄壁零件的图纸要求[2]。

1.2 薄壁零件的数控加工工艺

在实际的数控机床加工中，由于薄壁零件具有较高的尺寸精度和加工位形精度的需求，且受到薄壁零件自身的薄壁、刚性差和易变性等特点，使得薄壁零件在具体的数控加工工艺中，具有更高的加工要求[3]。

以薄壁套为例，薄壁套在具体的数控机床加工中，需要合理的对两端面、外圆面和内孔这三部分，具体的施工工序根据上述加工阶段，分别对两端面、外圆面和内孔进行加工。

如图1所示为薄壁套加工中的车外圆加工图，按照相关技术指标，先展开的粗车外圆，促使外圆达到Φ65mm，粗车外圆完成后，进一步展开的半精车外圆，将薄壁的直径变为Φ64.5mm。这时零件已经初步满足零件的工艺需求，在选择精车外圆对零件进行进一步的精车外圆，使直径为Φ64mm。从而使得薄壁套的车外圆能够满足具体的薄壁零件精度需求。

1.3 薄壁零件数控加工刀具的选择

为了完成薄壁零件的数控加工工艺，需要合理的展开刀具的选择，具体的刀具选择中，需要结合刀具的具体型号和零件的基本技术指标等进行综合分析。在具体的薄壁零件数控加工刀具的选择时，需要保障刀具具有高精度、高强度、刚性和尺寸稳定性好，刀具需要便于维护和拆卸等特点。如表1为薄壁套的数控加工刀具参数选择，结合下述具体参数，可以有效完成对薄壁套的刀具选择，保障刀具切削的有效性和可靠性[4]。

2 薄壁零件数控加工工艺质量的影响问题

薄壁零件的数控加工是转变传统薄壁零件加工工艺的重要方式，选择数控加工工艺，有效的改变了薄壁零件加工的效率和质量，并达到降低薄壁零件加工成本的效果。然而，实际上，切实存在一些不利因素对薄壁零件数控加工工艺质量造成干扰。故此，需要详细的对薄壁零件数控加工工艺质量的影响问题进行分析[5]。

2.1 零件装夹对加工精度的影响

零件装夹是薄壁零件数控加工工艺中的具有重要的地位，如果装夹的质量不过关，就可能会导致薄壁零件加工过程中，出现脱夹的情况，导致零件加工不达标的情况，甚至可能会引起安全隐患的发生。具体的零件加工中，同样需要装夹具有较好的刚度，且具体的零件加工过程中，需要详细的对零件的位置和夹紧装置的基本情况进行分析，如果装夹的刚度不达标，或是具体的引起变形的应力作用部位和方向的分析效果不够理想，均可能会导致薄壁零件加工工艺质量受到干扰。此外，受到零件装夹的影响，还可能会引起薄壁零件出现形变的问题，也就导致零件的加工质量不达标[6]。

2.2 切削角度对切削量的影响

根据薄壁零件数控加工工艺的基本需求，完成对刀具基本参数的分析，再合理的对刀具进行选型。而受到刀具具体切削角度、进给速度和切削速度等因素的影响，刀具的切削量会发生变化。如果在刀具的选择中，前、后角发生变化，就可能会出现引起刀具切削过程的变形和摩擦情况发生变化。以前、后角变小为例，会导致摩擦和变形增加，切削力增强，会引起薄壁零件变形程度的增加，导致薄壁零件的切削效果变化，引起导薄壁零件加工质量不过关。此外，偏角对加工精度也会造成不利影响，数控加工中要重视对偏角进行选择和控制。故此，需要科学的对切削力的进行综合控制，薄壁零件数控加工的质量。

2.3 走刀方式与路径的影响

走刀是薄壁零件数控加工中的组成部分，具体的薄壁零件数据加工中，需要定期的对走刀和路径进行设置，促使薄壁零件加工中，刀具能够按照具体规划方案进行走刀。故此，走刀方式和路径的设计，有助于推动薄壁零件的加工效率和加工质量的提升。针对走刀方式和路径的设计中，需要重视对新型走刀方式的分析，完成对薄壁零件的加工[7]。

2.4 工艺路线的选择

针对薄壁零件数控加工工艺路线的基本情况，需要结合具体的薄壁零件情况，选择有效的工艺路线。这也就需要专业的技术人员，完成对工序、工艺制作线路等进行分析。如果具体的工艺线路选择中，没有有效的对的变形问题的进行处理，薄壁零件变形的相关理论知识分析不够彻底，均可能会导致薄壁零件加工效果不够理想，进而导致薄壁零件出现加工质量问题。另外，工艺线路中，需要重视对振动现象、加工剩余量等问题的综合分析，如果这些问题分析不够透彻，或是处理不够完善，也会导致薄壁零件加工途中出现质量问题，导致薄壁零件不达标。

3 薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法

针对具体的薄壁零件数控加工工艺的情况，完成对薄壁零件的加工工艺质量的改进，达到优化加工工艺流程和改善走刀方式和路径等效果，在提高数控加工薄壁零件质量的基础上，实现提升加工效率的目的，促使薄壁零件的产量和质量的能够得到均衡提升。

3.1 基于仿真数控的加工工艺质量改进

选择基于仿真数控的加工改进方式，可以选择KU=F这一理论公式对薄壁零件的加工进行分析。其中公式中K表示薄壁零件的整体强度矩阵。F表示薄壁零件加工过程中所承担的负载列阵。而U则表示零件加工途中，零件的具体变形情况。对这一公式进行分析和解读，不难发现，F和U之间是存在联系，且二者之间主要是以负相关的关系存在。故此，为了完成对薄壁零件数控加工工艺质量的改进，可以合理的对F或是K进行调整，就会有效的减少薄壁零件变形的情况，从而达到减少零件变形，提升加工工艺质量的目的。而具体的提升K或降低F时，可以通过对薄壁零件原材料的进行的选择，保障原材料自身具有较好的强度。在原材料基本确定不变的情况下，可以选择的增加相关填充物质的方式，借助填充物质的方式，达到增加原材料强度的效果。选择这类增加填充物的方式，在薄壁零件加工完成后，可以将其取出，从而使得薄壁零件的变形得到控制，保障施工质量。借助基于仿真数控的工艺质量改进方法，借助KU=F这一理论，按照这一理论实现对零件加工的仿真模拟，并在具体的模拟中适当的K和F进行调整。调整中需要根据零件的具体质量标准和设计图纸展开，选择适宜的调整值，进而保障加工的质量性和有效性[8]。

3.2 零件装夹的改进和优化

鉴于具体的薄壁零件数控加工工艺中，零件装夹的重要性，需要进一步的对零件装夹研究。针对某一类型的薄壁零件加工，零件装夹需要经过有效的设计，且具体的设计中，需要保障零件装夹满足如下要求：

（1）结构紧凑、悬伸短。在具体的薄壁零件加工過程中，装夹会随着主轴同时回转，故此，需要尽可能的对装夹的重心进行控制，使其重心能够紧贴主轴的端部。这样做的目的是，控制惯性力和回转力矩大小的目的，从而保障加工的精度和质量。对于悬伸长度，需要根据具体的薄壁零件情况进行选择。如在进行薄壁套的加工时，薄壁套的外径为Φ63mm，则需要将悬伸长度满足L/D<1.25。

（2）平衡和配重。平横和配重问题对装夹振动是有直接影响。故此，具体设计时，可以结合具体加工需求，选择配重块或是减重孔，促使装夹平衡，进而避免回转时，受到离心作用的影响，导致震动的产生，影响薄壁零件的加工质量。

（3）装夹机构具有安全性和耐久性。装夹机构的选择，需要保障装夹的刚度和强度等指标均符合薄壁零件加工的需求。且装夹具有较好的夹紧力，这一要点是避免脱夹的情况产生。再有，良好的耐久性，可以减少装夹的损坏情况，避免出现装夹变形的情况，达到减少成本的目的。

（4）装夹需要切实与数控机床相匹配，二者连接有效，且避免安装因素带来的薄壁零件误差[9]。

3.3 路径与切削量的选择

薄壁零件数控加工工艺质量的改进，需要科学的对走刀路径和切削量进行控制。以薄壁套的加工为例，在对薄壁套的切削量选择时，可以根据表面粗糙度计算公式，对主轴转速、背吃刀量和给进速度等进行综合控制，其中具体薄壁套表面粗超度计算公式如下公式（1）所示：

结合上述公式，可以完成对具体的切削量的确定。如表2为薄壁套的切削量选用表。针对不同的薄壁零件加工方式，所选择的转速、进给量和背吃刀量均存在差异。

表2 薄壁套的切削量选用表

结合上述切削量的确定，可以有效的完成对薄壁套的切削加

工。

对于切削路径的规划和选择，需要增加数控加工相关操作的主动性，并合理的对刀具路径的改良法进行优化。具体的改良中，在粗加工中，可以选择的阶梯式粗加工法和的一次性粗加工法，从而有效的完成对薄壁零件的加工。这类加工方式中，有效的转变了原有十二走刀路径，沿着X方向和Y方向的等高线展开平移运动，从而有效的对多余的材料进行清除，达到良好的切削效果，并切实完成对剩余物资的处理，达到保护刀具的作用。

另外，为了完成对加工工艺质量的优化，需要合理的对刀具前、后角进行调整，按照前后角的特点，使前、后角均增大，从而达到降低摩擦和变形的目的，减弱切削力，减弱薄壁零件的整体变形能力，进而提高数控零件加工质量的目的[10]。

3.4 优化施工工艺

强化对薄壁零件加工工艺的分析，相关施工人员能够完成对加工工序的解读和分析，再详细的对工艺制作线路进行解读，合理的对变形问题进行控制，达到提升加工质量的目的。针对上述所有改良方法，综合的应用到薄壁零件数控加工中，有效对夹具、刀具等的优化，保障薄壁零件加工的整体质量。

4 结束语

分析薄壁零件数控加工工艺，结合具体的薄壁零件数控加工情况，详细的对薄壁零件数控加工工艺质量的影响因素进行解读，再建立在影响因素上，合理的数控加工工艺质量的改进方法进行阐述，积极推动薄壁零件数控加工工艺质量的提升，达到降低成本、提高加工效率和提升质量的目的，积极推动薄壁零件数控加工企业的持续健康发展。

参考文献

[1]李萍.薄壁零件数控加工工艺质量改进方法[J].科研，2015（10）：00156.

[2]王旭强.薄壁零件数控加工工艺质量改进方法[J].中国科技投资，2016（11）：23-24.

[3]张本忠.薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法[J].现代制造技术与装备，2016（5）：85-87.

[4]谭大伟，张政民.薄壁零件数控加工工艺质量改进方法[J].中国科技博览，2013：51.

[5]季恺.薄壁零件数控加工工艺质量改进分析[J].佳木斯职业学院学报，2015（9）：36-37.

[6]李洋.薄壁零件数控加工工艺质量改进方法[J].大陆桥视野，2016（18）：58-59.

[7]李盼.薄壁零件数控加工工艺质量改进分析[J].电子测试，2013（21）：229-230.

[8]龙倩倩.剖竹加工工艺分析及其数控加工机床的设计[D].东北林业大学，2014：25-26.

[9]何磊.盘类薄壁零件的数控加工工艺[J].黑龙江科技信息，2013（18）：105.

[10]舒安.对薄壁套类零件数控车削加工工艺的探讨[J].读写算：教育教学研究，2015（17）：18-19.

作者简介：廖剑斌（1978，11-），男，广西平乐县人，广西机电职业技术学院工程师，研究方向：数控技术。

苏茜（1978，5-，），女，广西南宁市人，广西机电职业技术学院副教授，研究方向：数控技术。