薄壁框状结构件的数控加工形变控制

摘 要：目前，薄壁框状结构件的数控加工形变控制方法是非常复杂的过程，利用薄壁框状结构件的自身特点，以及结构件在数控加工过程中形成的形变进行综合性分析，从而影射出薄壁框状结构件的数控加工过程中会造成形变的加工工序，从而诊断出结构件形变的具体产生位置。以薄壁框状结构件为主要例子，对数控加工形变发生的情况进行综合性分析，通过分析结果得到控制数控加工形变的方法与方式，从而确保薄壁框状结构件的数控加工结果是十分准确的，能够确保结构件的加工成果具有实用性。

关键词：薄壁框状；框状结构件；数控加工；形变控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.010

0 引言

随着数控加工行业的高速发展，对于数控加工过程形变控制的要求也随之增加，越来越的人开始关注数控加工形变控制，尤其是薄壁框状结构件加工过程中形变的产生。薄壁框状结构件具有重量轻、刚度强、衔接性好等特征，在数控加工过程中可能会发生一定的形变。影响结构件的数控加工形变的因素有结构件初始原料的受力能力、形状的不对称、数控加工工艺存在缺陷、加工过程中加工参数设置不合理等等，都会导致薄壁框状结构件发生形变，出现弯曲、扭曲、弯折等现象，严重的可能会影响相关设备的正常运转。由此可见，薄壁框状结构件的数控加工形变控制是非常必要的。因此，以薄壁框状结构件为主要研究内容，从多个方面进行数控加工形变控制研究，从而总结出数控加工形变控制的相关工艺与解决方法，促进薄壁框状结构件生产质量得到有效提高，实现薄壁框状结构件的高产量、高质量的生产。

1 优化数控加工物理仿真

随着计算机技术的飞速发展，数控加工也随着计算机技术的发展而得到了发展，使得薄壁框状结构件形变控制工艺得到推广与应用。与传统形变控制技术相比较，优化数控加工物理仿真，可以最大程度上降低数控加工形变概率，降低薄壁框状结构件的加工时间，并通过优化数控加工物理仿真，得出形变温度、压力、压强等[1]。因此，优化数控加工物理仿真技术，对薄壁框状的数控加工形变的问题进行研究与控制，从而提高数控加工工艺的优化，提升数控加工形变控制技术。对于薄壁框状结构件的数控加工形变控制的具体流程，可以参照图1。

通过图1可以看出，数控加工形变控制主要包括三个方面，分别是装夹布局、切削参数、材料优化。其中，优化数控加工物理仿真主要是针对材料优化，通过有限元法预测结果，改进传统数控加工工艺、同时矫正加工工艺，对薄壁框状结构件的形变进行有效控制。数控加工人员对薄壁框状结构件开展数控加工，在最大形变理念的基础之上，构建数控加工物理仿真模型，通过该模型对薄壁框状结构件高速切割过程进行物理仿真，分析切割过程的具体发生顺序、温度变化情况以及结构件表面受力情况等等[2]。对薄壁框状结构件应用物理仿真模拟，可以实现对数控加工形变的控制，从而避免薄壁框状结构发生形变，提高数控加工质量。

2 优化数控加工切削参数

薄壁框状结构件在数控加工过程中，可能会受到切削力发生形变，通过对数控加工产生的形变现象来说，这种现象的发生属于弹性形变，在加工过程中削弱切削力就会使得形变恢复成初始状态。但是，在数控加工过程中，切削刀片的位置与切削力量也会发生一定的改变，从而导致薄壁框状结构件表面出现形变问题，形变会导致薄壁框状结构件出现很大的安装误差，造成薄壁框状结构件难以满足安装设备的要求[3]。目前运用的数控加工技术，切削参数设置一直影响着薄壁框状结构件的数控加工过程，在这种条件下，如果切削参数处于不合理状态，数控加工设备将受到严重磨损，薄壁框状结构件也会随着切削参数的变化而发生变化，直接影响数控加工质量，最终可能会导致加工成本的增加。因此，在控制薄壁框状结构件数控加工形变的基础上，必须对数控加工切削参数进行科学优化与改进。

图2主要是对数控加工切削参数优化流程进行了详细说明。首先，需要对加工材料进行准确选择，在此基础之上进行加工基面的选择，确定数控加工设备切割位置。其次，在确定的位置之上，进行钻孔、定位，粗略得确定切削参数，进行初次切割尝试，观察形变发生的情况。最后，通过形变的结果调整切削参数，切断外形完成数控加工过程，实现测量与处理形变的发生情况。

3 优化数控加工材料

薄壁框状结构件的数控加工形变控制有许多方法，除了上述两个方面内容之外，优化数控加工材料也是方法之一，可以在根本上解决薄壁框状结构件的形变问题，有利于数控加工切削参数的优化以及物理仿真的实践，实现薄壁框状结构件的数控加工形变控制的全局优化

[4]。通过对薄壁框状结构件的数控加工过程中压力变化情况与形变情况进行对照与分析，可以发现在相同的数控加工条件下，不同的数控加工材料加工出来的薄壁框状结构件发生的形变程度是存在巨大差异的。其中，加工材料越粗糙，薄壁框状结构件的形变程度越大；当加工材料经过精细加工，其表面变得光滑，那么薄壁框状结构件表面压力越均匀，残余压力值越小，形变程度越小。尤其是，当残余压力值越接近于0时，薄壁框状结构件的形变程度可能会趋于0。薄壁框状结构件在数控加工过程中发生形变是有一个界限值，只要低于这一界限值，薄壁框状结构件在数控加工过程中就不会出现肉眼可见的形变现象。

通过优化数控加工材料来控制薄壁框状结构件发生形变，除了优化结构件材料之外，也可以优化数控加工设备的材料，在数控加工设备上安装一定的零件，使得数控加工设备对结构件产生较小的切削力，从而降低薄壁框状结构件在数控加工過程中发生形变的概率。优化数控加工材料可以在最大程度上减少加工过程中对结构件产生的压力与应力，从而实现对薄壁框状结构件数控加工形变的控制[5]。除此之外，在优化数控加工材料的基础之上，配合数控加工设备安装零件，实现切削技术的改变，降低数控加工过程中对薄壁框状结构件的切割误差。在优化数控加工材料时，可以选用易切割、应力大、形变能力较强的材料，例如“铝合金”材料，这一类的材料在进行粗加工过程中会发生一定程度的形变，但是材料内在的特征使得数控加工材料能够通过人工干预恢复形变。

4 结束语

薄壁框状结构件的数控加工形变控制是数控加工行业中发展的重中之重，目前的数控加工形变控制方式是多种多样的，形变控制效果也存在一定差异。为了提高薄壁框状结构件的数控加工形变控制能力，可以从三方面入手，分别是优化数控加工物理仿真、优化数控加工切削参数以及优化数控加工材料，实现薄壁框状结构件的数控加工过程形变控制，降低形变现象的发生，提高薄壁框状结构件的加工质量[6]。提出具有实践性的数控加工形变控制方法。除此之外，通过优化数控加工形变控制，可以促进形变控制的应用范围，为数控加工行业提供更加可靠的假设性意见，推动薄壁框状结构件的数控加工产业的发展。

参考文献：

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[2]路来骁，孙杰，韩雄等.基于能量理论的航空整体结构件滚压变形校正载荷预测方法[J].航空学报，2017，38（12）：305-313.

[3]胡邓平，姜炳春，闫丽静等.工艺参数对带有网格的框形薄壁塑件表面质量的宏观影响[J].模具制造，2017，17（01）：56-63.

[4]韩振宇，金鸿宇，付云忠等.基于有限元数值模型和进给速度优化的薄壁件侧铣变形在线控制[J].机械工程学报，2017，53（21）：190-199.

[5]樊建勋，徐仁乾，胡自化等.基于直纹曲面重构的铝合金薄壁件加工变形误差补偿方法[J].航空制造技术，2017，530（11）：99-104.

[6]邢美峰，郭静.12Cr18Ni9不锈钢筒形件数控旋压仿真及工艺参数优化[J].机床与液压，2017，45（10）：53-56.

作者简介：王研（1979-），女，吉林人，本科，中学中级，教师，研究方向：数控加工技术。