数控加工技术在复杂结构薄壁异形零件加工中的有效应用研究

曾军华+黄安

摘 要：随着科技的快速发展，社会生产力的不断提升，在工业机械上会对重量、空间尺寸进行严格要求，因此会将复杂结构薄壁异型零件应用其中。因为复杂结构薄壁异形零件本身的结构十分复杂，在加工的过程之中只能通过三维数控软件进行相应的加工。本文以数控加工技术作为切入点，探讨该技术在复杂结构薄壁异形零件加工的应用效果，并且总结其规律，希望能为数控加工的发展提供建设性意见。

关键词：数控加工；复杂结构；应用；薄壁异形零件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.001

因为我国加工技术的不断提升，很多的发达国家将生产任务、生产制造等产业转向我国。但是在加工的过程之中，很多的设备对重量和空间的要求十分严格，因此会将复杂结构薄壁异型零件应用其中。这些零件因为本身的结构十分的复杂、壁厚较薄、批量大、精度高，普通的加工设备无法进行生产。为了能够制造出和需求相一致的零件，需要制定合适的工艺和磨具，才能确保零件的质量。

1 相关概述

在平时的数控加工之中，会出现很多的0.5毫米至1.1毫米不等的壁厚的零件，并且其长度不会超过250毫米，但是这种零件对于粗糙度、角度和尺寸的精度要求十分高。因为该零件具有不规则形状、薄壁厚以及大空间尺寸等特点，因此在加工的时候，不仅仅需要考虑该零件在加工时是否会出现变形，还需要考虑加工完成之后残余应力是否会影响零件的变形，以及零件存放的过程之中温度、震动、摩擦以及湿度等问题。

2 分析加工过程之中应用的主要技术以及措施

（1）工艺。在制造的零件的过程之中很多的因素会影响薄壁零件的加工，但是主要的因素包括有以下几个：一是，材料的材质和结构；二是，加工之前的残余应力和零件本身的应力是处于平衡的状态，但是加工的过程之中，切削技术会破坏该平衡状态，因此十分容易出现形变。因此在加工技术上，需要不断的改进工艺，通过工艺减少对平衡状态的影响，避免零件出现变形。

（2）在数控加工之中需要选择合适的方法。薄壁异形零件的加工过程之中会受到多种因素的影响，因此需要综合考虑多种因素：一是，加工的路径。零件在加工的过程之中会因为加工路径的各异造成不同的变形，这会造成加工的误差更大。二是，切削的用量。在零件进行切削的过程之中，需要采取小切削，以此保证走刀量的增加，减少因为切削带来的影响[1]。三是，高速切削。在进行加工的过程之中，因为机床对于局限了加速，因此需要更多的时间进行工件的生产，容易出现浪费时间。如果出现急停或者是急动则会对工件的表面精度造成破坏，有时候甚至会因为过切出现外拐角咬边[2]。因此需要避免刀具紧急转化切向，在进行切削时需要保持单一的路径进行顺铣，尽量减少在切削的中途之中出现中断现象，避免刀具切出和切入的次数，以此才能保障切削的稳定。四是，软件环境。以UG环境作为基础，通过高科技软件的仿真检测和参数的筛选进行。

（3）选择合理的夹具以及工装。为了能够有效的保障生产的效率，在加工的时候需要考虑零件加紧和定位元件的合理安排，加大零件的夹紧力，以此保障在数控加工的过程之中保障残余应力和小形变，让零件的定位、装夹以及刀路均存在最为优良的状态。这不仅仅能够减少加工，还能保障零件应用时的稳定性。

3 解决措施

（1）制定合适的工艺制作流程。数控加工技术是在原有的加工工艺上不断改进，采用了料、铣、数控铣、热处理、数控铣、热处理、数控铣、热处理、钳、表面处理的流程。为了能够将残余应力去除，在进行三次数控铣之间添加了热处理。

（2）刀具和铣削工艺的选择。在数控加工技术之中对于刀具的材料的要求十分高，刀具不仅仅需要具备有基本的性能，还需要有良好的耐热性、抗热冲击性、高温力学性以及可靠性。在数控加工之中，刀具选择需要遵循以下几点原则：一是，需要优先选平头铣刀，因为平头铣刀本身具有高切削效率、较佳的加工质量，且平头铣刀能够保障自由曲面的粗加工以及半粗加工，保障不过切；二是，选择球头铣刀。因为该刀具本身的端头切削速度为0，在切削的过程之中行距十分密，能够进行自由曲面的加工；三是，需要减少刀具的应用数量；四是，在进行加工的过程之中，需要分开使用刀具，避免一把刀具完成所有的任务[2]。在进行铣削次序的排列时，需要遵循先面后孔、先铣后钻、先主后次等相关原则，先进行曲面的精加工，之后才能处理二维轮廓。因此在综合该因素和高速加工的原则，需要做到以下几点：一是，在进行粗加工和半精细加工的过程之中，需要通过硬质合金双刃立式平底铣刀进行，以此才能保障高速切削数量和加工质量。二是，在进行粗加工时需要应用螺旋进刀，深度不能超过刀具直径的百分之五。三是，应用圆弧进刀，需要直接将刀具下沉至层间距离，避免出现过切现象。四是，在进行精加工的过程之中，需要选用合金球刀具，需要按照UW方向将零件分组。

（3）切削刀量需要选择合适。在进行粗加工的过程之中，需要将余量大的部分进行切除，因此需要一刀具和每齿进给量选择具体的数值，尽量将切削力和得应力减少。在进行高度切削的过程之中，切削的速度每分钟不能低于300R。而在进行精加工的过程之中，为了能够保障最小的表面粗糙度，切削的速度每分钟需要大于450m。

（4）对于型腔加工的分析。粗铣型腔的加工，需要将较大余量去除，这样才能为后续的加工打好基础，因此需要根据零件加工的实际情况进行分析，选择合适的铣床加工，保障加工零件内型轮廓的质量[3]。如果进行精铣型腔加工，则需要将零件的结构结合在加工技术之中，选择高速切削技术，以此避免零件在加工的过程之中出现变形。除此之外，在加工的过程之中还会将切削热带走，避免出现热变形，保障零件形状、尺寸的精度。

4 結束语

结合加工经验以及相关资料，可以得知在进行复杂薄壁异型零件加工的时，会出现共性规律。因此需要根据加工的材料和结构，确保加工工艺的科学性。

参考文献：

[1]李盼.薄壁零件数控加工工艺质量改进分析[J].电子测试，2013，13（24）：229-230.

[2]胡闯.浅析复杂结构薄壁异形零件数控加工技术[J].成功（教育），2013，09（24）：97.

[3]张莲.浅析复杂结构薄壁异形零件数控加工技术[J].电子制作，2013，22（19）：195.