薄壁零件数控加工工艺质量改进策略研究

摘 要：在薄壁零件的数控加工过程中，其工艺质量会受到装夹、切削参数、走刀的方式与路径、工序工艺路线等多重因素的影响。在薄壁零件数控加工工艺的改进中，要深入了解影响数控加工精度和质量的因素以及计算机仿真模拟的优势，将两者有机结合起来，对仿真数控工艺质量、装夹方式以及走刀路径进行改进，才能有效控制其中的影响因素，大幅提高薄壁零件数控加工工艺质量，从而推动数控加工技术的发展。

关键词：薄壁零件；数控加工；装夹方式；刀具路径

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.041

随着经济的发展，各种制造工艺也不断地得到了改进，尤其是数控加工技术越来与成熟，已然成为现在的加工制造业中不可缺少的基础力量，对于我国的制造综合实力有着举足轻重的作用。我国的军事和航空航天事业快速发展，对于薄壁零件的需求非常高，此时数控加工技术就发挥重要作用，尤其是运用先进的计算机模拟仿真技术之后，薄壁零件数控加工工艺发生了重大的改变，零件的精度和质量都得到了很大的提升，但是依旧难以满足现在的发展需求，本文就如何改进薄壁零件的数控加工质量进行研究。

1 影响薄壁零件数控加工工艺质量的因素

现在的大型仪器都需要高精度的零件配置，尤其是现代化的高精尖产业，都在追求生产加工高精度的零件，但是由于技术和设备的原因，想要保证和提升精度是非常难的，尤其是在薄壁零件的生产加工中就更加困难，由于薄壁零件自身的质量轻，刚性小，非常容易变形，这就给薄壁零件加工技术提出了高要求。

1.1 零件精度受装夹的影响

零件精度受到零件本身的刚度影响最大，在薄壁零件的加工过程中，必须选着合适的夹装位置，科学考虑零件的受力情况和应力形变，虽然现在有专门的夹具来减小由于夹装导致的形变，但是还是会有一定的影响。另外为了减少装夹的影响还可以提升零件材料的刚度，这就需要从材料的选择和制造着手，成本比较大并且工艺复杂，所以一般采用加工的时候加装一些增厚涂层，在加工结束之后进行清除，但是这就会导致精度降低。装夹工具也是通用与各种加工零件的，没有针对不同的零件进行设计，尤其是在薄壁零件的加工过程中，一切外型难以匹配，只能勉强进行装夹，在加工的过程中容易滑动，并且造成受力不均发生形变。

1.2 切削精度受切削参数的影响

在实际的操作过程中发现，切削力受到很多因素的影响，在控制其他的几何参数不变时，切削角对于零件的形变影响最大。通过多次实验证明，再适当改变切削的前后角度，能有效降低摩擦力和形变量，从而减小零件的尺寸误差，提高零件的加工精度。在确定机床和刀具的几何参数一定的时候，切割的速度、进刀速度以及切割宽度都会对切削的精度产生较大的影响，主要是因为这些切削参数的改变针对不同的材料有不同的效果，在一定程度上影响摩擦力的大小，导致材料在加工中的形变量难以精确控制在一定范圍内，这个也是现在的机床加工工艺中需要改进的地方。

1.3 走刀的方式与路径

在薄壁零件加工工艺中，走刀方式以及走刀路径的选择对于零件的加工精度影响也很大，传统的走刀方式多是以粗刀一次性加工完成，然后进行后期的修正，这样的走刀方式弊病很多，一方面限制了走刀的路径选择，一刀到底的走刀方式缺少变化，无法进行结构复杂的零件加工，并且对于零件的精细部分也做不到尺寸和外型的准确。另一方面，传统的走刀方式也难以满足零件的精度要求，比较粗糙的走刀方式使得后期的修正工作也比较难以进行，不仅费时费力，也难以完成高质量的零件加工。在薄壁零件的加工过程中会因为零件的变形没有及时的改变走刀的路径，造成零件发生更严重的形变，这也是因为传统的走刀方式比较的单一形成的技术限制，因此我们应该在数控加工技术的改进中设计更具变化性的走刀方式和路径选择，便于在零件发生形变时及时的进行更换调整，降低零件的形变程度，提高加工质量。

1.4 工序工艺路线

零件加工的工艺路线是保证零件精度和质量的前提，清楚每种零件材料的性能，研究材料的变形规律，控制零件的各种变形参数，根据实际需求设计完善可行的工艺路线。但目前的薄壁零件机床加工工艺流程长期没有得到更新，没有采用新的数控技术来提高加工的精度和效率，依旧沿用传统的工艺路线，这样的传统工艺是难以满足现代化的机械发展需求的。随着科学技术的发展，对于高精尖的零件需求也越来越大，传统的加工工艺生产的零件精度比较低，并且质量参差不齐，严重阻碍了我国的制造业的发展，因此需要加快加工工艺路线的改进。

2 数控加工工艺质量改进策略

随着计算机模拟技术的快速发展，也使得数控加工技术得到更新进步，现在很多生产工艺的改进都是首先采用计算机的模拟仿真确定改进工艺流程的可行性和科学性，能保障加工产品的质量，采用严格的设计工艺流程进行实际生产，并在有计算机数控技术的支持下，更加智能化、自动化的生产流水线能生产精度更高，质量更加稳定的产品，尤其是在薄壁零件的生产加工中表现优异，避免零件的形变并且精度也能很好的满足需求。

2.1 对仿真数控工艺质量改进

现在发现的比较完善的仿真数控技术可以用比较通俗的公式KU=F进行表达，其中K、U、F分别代表了工件整体强度矩阵、工件变形情况和工件负载列阵加工工艺需要控制的三类几何参数，可以清楚的看到，我们可以通过科合理的控制着三种参数就能较好的进行零件的参数控制，并且这种理论联系实际，我们在试验中也已经得到了验证，可以非常有效的控制零件的精度，加工出高质量的薄壁零件。在实际的额仿真数控模拟的时候，我们的试验情况比较理想化，在实际应用过程中会存在一定的偏差，所以需要根据实际情况对仿真数控工艺进行改进，力求仿真模拟的数据接近现实，才能将实验数据和结论更好的应用到实践中，根据一定的数控模拟公式有效的对工艺参数进行模拟，极大的提高薄壁零件的数控加工工艺的精度，保障加工的工艺质量。

2.2 对仿真数控工艺质量改进

在薄壁零件加工工艺路线的设计时，制定刀具路径是重要的一步，首先就应该考虑薄壁零件在加工过程中的变形情况，因为薄壁零件的刚度较小，非常容易产生形变，影响零件的精度和质量。由于轻量化是薄壁零件发展的趋势，因此在加工中要对其进行反复的加紧和切割，考虑到薄壁零件在加工过程中的形变几率，应该随时准备进行刀具路径的变更，根据薄壁零件的加工實时情况进行刀具路径的选择，力求对零件产生最小的损伤和控制零件的形变量，才能保障薄壁零件的精度和质量要求。通过实时的刀具路径的修改和弥补，能够减少由于薄壁零件的形变造成路径偏差。当然进行刀具路径的修改，一方面要依靠加工师傅的长期经验以及高超技术，及时的根据不同的形变类型和形变程度作出正确的判断，才能比较精确的把握路径的变更实际以及变更的路径，另一方面就要依靠仿真模拟技术进行精确的计算和模拟，确定最为适合的刀具路径，这个也是数控机床智能化的一个表现形式。

2.3 改进零件装夹方式

薄壁零件的装夹方式也会影响到薄壁零件数控加工工艺的质量，一方面是因为大多数的薄壁零件自身属性，刚度比较小，质地较软，在加工的过程中可能因为加持工具的着力点不对，导致零件受力不均发生应力形变，影响到后期的数控加工质量和精度。另一方面，不同的零件采用不同的装夹方式，零件受到的摩擦力是不同的，对于薄壁零件而言，没有使得摩擦力均匀分布也会造成薄壁零件发生局部的形变，增大薄壁零件的变形几率。因此在对薄壁零件进行加持的时候需要进行额外的保护措施，首先可以对薄壁零件提供额外的支持力，增强薄壁零件的抗压力，帮助零件表面的应力分散，减少薄壁零件的形变，这种方式的可行度比较高并且实际效果也很好。其次，可以对装夹的工具进行改良，针对不同的薄壁零件外型进行夹装工具的设计，让两者之间更好的契合，从而减少滑动和震动，有效的减少形变的产生，同时还可以增加一些缓冲材料将装夹工具进行包裹，增强缓冲的效果，这样的辅助措施在一定程度上还是能起到一定的保护作用，减少因为装夹力度和位置的不当造成形变的几率。

3 结语

随着计算机现代化技术发展越来越成熟，可以应用的领域也越来越多，促进了现代加工工艺的进步，如此普及的数控加工技术当然也能借助计算机来推动自身的发展，提高数控加工技术的精度和加工质量。在薄壁零件数控加工工艺的改进中，要深入了解影响数控加工精度和质量的因素以及计算机仿真模拟的优势，只有将两者进行有机的结合，对仿真数控工艺质量、装夹方式以及走刀路径进行改进，才能有效的控制其中的影响因素，有效的提高薄壁零件数控加工工艺的质量，推动数控加工技术的发展。

参考文献：

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作者简介：罗伟光（1971-），男，广东龙门人，本科，助理实验师，研究方向：汽车制造。