薄壁零件数控加工工艺质量改进

曾立群

【摘要】随着现代工艺的发展，薄壁零件数控加工技术的效率逐渐提高，成为了现代高科技产业发展的基础，一定程度上能够更好的衡量国家的先进制造业水平，成为制造业指标衡量的基础。在薄壁零件数控加工中，普通机床生产的零件都被广泛的应用于工业生产的各个领域中，包括了军事和航天领域的应用。计算机仿真技术在薄壁零件数控加工中发挥着越加重要的作用，在现代工业运用中，高精密机床外加高仿真技术的应用能够在数控加工前对其进行预防性仿真，通过数据分析可以适当的减少数控零件的变形，并且可以利用模拟平台将数控加工过程中的约束力模拟出来，从而建立一种工艺性模型。本文主要就薄壁零件数控加工中影响其工艺质量的因素进行分析，并且结合实际情况提出一定的解决措施和方案。

【关键词】薄壁零件 ； 数控加工 ； 工艺 ； 质量

【中图分类号】G71 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）15-0030-01

数控加工的过程通常被分为三个阶段，首先是工艺设计阶段，其次是在线加工阶段，最后是检验处理阶段。在实际加工过程中，工艺系统会受到各种干扰，例如工挂件安装出现误差导致的干扰，刀具偏摆或者是磨损出现的干扰等，这对加工质量的影响相对明显。尤其是薄壁零件的突出变形问题在控制上相对困难。因此在加工过程中需要对加工质量进一步进行改进。

一、影响薄壁零件加工质量的因素分析

薄壁零件的结构相对复杂，钢性较小，虽然具有轻量化的特点，但是用于数控加工过程中极易造成损害甚至会出现变形。因此，薄壁零件的数控加工成了机械加工过程中的一个重要难题，需要进一步提升薄壁零件加工的精度，对影响数控精度的因素进行分析，从中得到具体的解决方案。一般影响数控加工工艺的因素主要有机床精度和刚度，工件出现热力变形，刀具的变形和磨损，装夹变形等。其中影响其加工的最主要因素是精度变形，所以需要对其变形问题进行解决。下面是对其影响因素的分析。

（一）零件刚度对加工精度的影响

通常情况下，零件本身的刚度会对薄壁的加工精度造成影响，对于零件刚度的改进往往是选择适当的装卡夹紧方式，对装卡夹紧方式改进进一步提高数控工艺加工精度。当进行薄壁零件的数控加工时，需要对零件的位置和夹紧方式仔细进行分析，对一些应力位置和作用方向进行数据分析，选择夹紧装具时候需要采用专用的夹具，例如辅助支撑或者施工圈等等。除此之外，薄壁环形工件往往是以轴向装卡代替径向装卡，主要是对这些部件进行改进来预防零件的变形。这是影响精度的一个方面，对于薄壁精度提升的第二个方面就是增强零部件的刚度，可以临时增加工件的壁厚，采用的方式是对数控零件的空心处进行浇灌，可以浇石蜡也可以选择松香。等到所有的数控加工过程完成之后再将这些辅助性材料取除。

（二）工艺工序路线对零件加工的影响

提高数控工艺加工质量的前提是需要弄清数控加工零件的变形规律，并且能够对该变形规律进行综合性分析，制定合理的工艺工序路线才能够更好的保证数控加工零件的质量。制定相关路线的关键是必须解决工序工艺的变形问题，提出更好的解决方案，需要掌握工艺工序的变形规律。在整个工序加工的过程中，对于定位基准的选择需要依据加工时的受力情况进行选择，为了避免加工振动，应该将零件的定位面和定位元件进行紧密衔接。同时，加工工序路线的选择还受到零件和夹具的影响，需要对加工余量进行合理分配。

（三）走刀方式和路径对零件数控加工的影响

除上述的影响因素之外，走刀方式和路径也是影响零件加工工艺的重要因素，适当的改进这一工艺能够有效提升零件加工的质量。在众多走刀方式中，最主要的方法是一次性粗加工法和阶梯式粗加工法，利用这两种新型的加工方法能够对零部件实施高效的加工，这两种方法一般是沿着高线的轨迹对零部件进行加工。在传统的走刀路径中，采用新型的走刀路劲一定程度上能够克服走刀加工的弊病，能够对多余的金属进行切除，采用这样的方式一定程度上有利于道具寿命的增长，可以快速的提高加工质量。

二、薄壁零件数控加工工艺的改进方案

（一）对零件装夹方式的改进

零件装夹是影响零件加工质量的重要因素，尤其是一些薄壁零件加工的刚强度相对较小，若是在夹紧时候出过多的力度，就会导致薄壁零件出现变形，这样一定程度上会使得加工零件的精度和质量受到影响。除此之外，在工件加工过程中，还有一个与夹紧力相应的力就是支撑力，一般情况下，夹紧力和支撑力侧重的加工位置是不同的，薄壁工件本身的刚度相对较小，需要对其刚度进行增强，就要使用支撑力来支撑，在这种情况下，应该将支撑力度作用于强度较小的表面。对于夹紧力度的控制在一定程度上能够降低工件的刚度，因此，应该将夹紧力作用于零件刚度相对较大的表面。在工艺质量加工的过程中，需要将夹紧力和支撑力分配给不同强度零件表面，进行科学控制，这样就能够在数控基础上降低了薄壁零件發生变形的可能性，并且使用该措施可行性比较强，能够有效的控制零件变形。此外，还需要进一步优化装夹位置和工具，在装夹夹紧之前，需要分析工件的夹紧位置数据，并且还需要分析工件上的应力，可以采用先进的装夹装置进行辅助，以此来降低装夹装置所带来的失误。

（二）对道具路劲的改进方案

在刀具路径生成之前，要对工件的变形进行考虑，工件变形往往是影响工件质量的一个重要因素。薄壁零件的轻重化发展趋势往往会导致其刚度成为数控加工技术的阻碍。由于零件的刚度比较低，刚强度的夹紧会引起零件的变形，针对这一问题，我们首先应该考虑加工变形的可能性和零件出现的回弹量，所以在数控加工的过程中应该对刀具路径进行修改，并给对工件加工过程中出现的各种状态进行细致观察，对出现错误的道具路劲进行修改，将路径控制在正确的操作轨道上，可以避免道具路劲出现偏差而引起的工件失误。通过对道具路径的修改和补偿就能够减少刀具变形或者是出现的回弹误差。在进行工件的夹紧切削时，其切削速度会对薄壁零件的数控加工形成影响，所以要根据科学的数据计算薄壁的加工角度，利用精确的数据对操作进行辅助。适当的加大刀具前后角可以有效控制切削速度，能够有效降低因切削速度引起的变形。

三、结束语

保证薄壁零件数控质量的关键因素在于控制加工变形，在加工之前可以利用仿真技术对加工工艺进行改进，以此减小加工误差。此外，需要掌握数控加工质量的过程和工艺规律，综合采用多种方式进行道具路径的修正，改进装夹方案，一定程度上能够减少加工变形。对加工方案的改进和优化能够有效减少加工次数，降低工艺质量成本，对制造周期的缩短也能够起到一定的效果。

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，（21）：100-102.

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