薄壁隔框类零件数控加工工艺技术要点分析

薄壁隔框类零件数控加工工艺技术要点分析

金枢岩

安徽佳力奇先进复合材料科技股份公司 安徽省宿州市  234000

摘要：本文以薄壁隔框类零件的数控加工流程为主要出发点，深入研究了零件数控加工中容易出现的问题，并在此基础上对薄壁隔框类零件数控加工工艺的技术要点作出合理分析。目的是为相关人员的零件加工工作提供一定的参考和借鉴，促进我国薄壁隔框类零件数控加工技术的不断发展。

关键词：薄壁；数控加工；切削热；技术探究

引言：薄壁隔框类零件的薄壁结构较弱，由此产生的刀具与零件自身的形变也成为了薄壁隔框类零件数控加工正常运转的重要阻碍。因此相关人员应不断调整自己的加工思维与方式，利用先进的零件加工工艺技术调整现有加工中的不合理之处，从而达到提高薄壁隔框类零件质量，促进相关企业经济效益增长的目的。

1薄壁隔框类零件的加工流程

传统的薄壁隔框类零件加工模式只是单纯采用大直径刀具和小直径刀具分别对目标零件进行粗、精加工，这种加工模式虽有一定的可取之处，但由于刀具悬伸程度太大，因此目标零件的薄壁很可能会随着切削力的增大而出现相应的形变。

不仅如此，在使用小直径刀具对薄壁隔框类零件进行精加工时，由于小直径刀具的自身稳定性较弱，因此很可能会使震颤让刀现象在加工流程中反复出现，从而影响零件加工质量。除此之外，传统数控加工方式会使刀具承受更多的压力，此时就算进一步减小吃刀量也无法抑制刀具断裂情况的发生。

2薄壁隔框类零件的数控加工工艺

2.1薄壁隔框类零件的转角加工

转角预加工流程是针对有圆角的薄壁隔框类零件来说的，在对这类零件进行加工时，刀具与零件的接触面积会随着刀具靠近零件圆角而呈现出增大的趋势，这一变化使得数控加工过程中的切入角度也在增大，刀具在使用过程中可能会出现震颤，切削力也会随之而增大。刀具的震颤使其无法正常对圆角类薄壁隔框零件进行加工，因此零件的圆角处多存在划痕，严重的还会导致零件啃伤。

处理圆角薄壁隔框类零件的有效方法之一就是预钻孔，预钻孔指的是操作人员应在目标零件刚性较为适宜时对其进行数控预钻孔加工[1]。需要注意的是，为了确保预钻孔加工的有效性，操作人员还可适当调整预钻孔的加工时间，甚至可以在圆角薄壁隔框类零件处于毛料状态时进行，除此之外还需注意在预钻孔过程中，进给方向应与Z轴平行，且进给应间歇性进行，这样才能有效扩大目标零件圆角处的余量，在确保断屑、排屑的基础上减少或避免刀具震颤的产生，从而使整个数控加工能有效释放切削热，提高有圆角的薄壁隔框类零件的加工质量。

2.2控制薄壁隔框类典型零件的变形

在对薄壁隔框类典型零件进行加工时，通常都会遇到目标零件薄壁的弯曲形变，随着薄壁形变一起发生翘曲改变的还有目标零件的腹板部分，而抑制二者发生形变的有效手段就是采取一定的手段来提高薄壁隔框类典型零件在数控加工中的稳定性。由于薄壁隔框类典型零件的薄壁厚度会随着数控加工的推进而逐渐降低，零件刚性也会随之降低，因此很容易在数控加工过程中发生切削震动，从而对薄壁隔框类典型零件的加工质量产生一定的消极影响，也会延缓整个数控加工流程。

因此对于这种情况来说，首先应选用刚性和稳定性较强的刀具进行对目标零件的粗加工，而通常具有这种特性的刀具最显著的特点就是其直径较大。在粗加工过程中，操作人员应将其偏移量设置为0，而这一参数调整也就意味着目标零件的未加工部分已经开始对铣削部分起到了暂时支撑的作用，这一操作方式是充分利用了零件刚性与稳定性的结果，经过调整后的薄壁隔框类典型零件外侧有足够多的毛料支撑，因此整个零件的刚性达到了最佳状态，有效减少了薄壁隔框类典型零件数控加工中的翘曲形变。此外还可在此基础上适当减少对目标零件侧壁切削深度方向的进给量，并适当增加对目标零件侧壁的切削宽度[2]。

2.3走刀方式的合理选择

走刀方式也会对薄壁隔框类零件的形变起到一定的抑制作用。在薄壁隔框类零件的数控加工过程中，铣削力会加速目标零件与所用刀具的形变速度，从而使薄壁隔框类零件的结构出现切削不足或过分切削的情况，因此应合理选择顺铣与逆铣方式。

顺铣时的薄壁隔框类零件切削厚度变化呈现出由厚到薄的趋势，此时的刀具旋转方向与目标零件的进给方向相一致；而逆铣恰恰相反，此时的薄壁隔框类零件切削厚度呈现出由薄到厚的趋势，且刀具旋转方向与目标零件数控加工的进给方向相背离。因此要想对目标零件的形变进行有效抑制，就必须调整相应的铣削力，使逆铣的铣削力略低于顺铣。

不仅如此，所用刀具和薄壁隔框类零件的薄壁结构形变方向也会受到走刀方式的影响。通常情况下，若二者的形变方向相反，则说明此时是使用顺铣径向方式对目标零件进行数控加工，在铣削力的作用下，刀具与薄壁隔框类零件的薄壁结构相斥，因此会使薄壁向自由一侧翘曲，因此若铣削力过大，则势必会导致整个数控加工流程的稳定性和安全性降低，因此为了确保薄壁隔框类零件数控加工的可靠性，操作人员必须通过相关试验来确定目标零件的稳定极限载荷值。与顺铣不同，由于刀具和薄壁隔框类零件的薄壁结构在逆铣过程中会相互吸引，且壁板稳定性仍旧保持在较强的水准，因此逆铣加工方式也多用于薄壁厚度较低的薄壁隔框类零件数控加工中。

2.4数控机床高速加工工艺

薄壁隔框类零件的数控加工对工艺参数也有一定的数值要求，以直径为8的刀具加工铝件为例，这类刀具的有效长度为60，且粗加工的吃刀量不足1，精加工的吃刀量最大值为3，因此在利用这类刀具进行粗加工时，进给量一般维持在500-800之间，转速约为2500-3000，而在进行精加工时，进给量变化不大，基本维持在600-800之间，但此时的转速已经提高到了4000，这样才能保证整个数控加工流程的完整性与稳定性。

数控机床高速加工工艺就是要在确保刀具刚性与稳定性适合数控加工的基础上，利用高速加工的方式来进一步对薄壁隔框类零件的数控加工质量进行有效提升[3]。高速加工也就意味着对薄壁隔框类零件进行高速切削，虽然这种方式的切削速度较大，但每一刀的深度和切削量都较小，因此这种工艺也属于一种轻切削工艺。为了提高薄壁隔框类零件的表面光洁度与整体质量，可适当提高切削速度，由于切削力的大小会随着切削速度的提升而降低，因此这时的切屑热也比普通数控加工中更容易散热，加工效果也较好。

2.5错位分层加工

在所用刀具与薄壁隔框类零件翘曲变形的共同作用下，目标零件在数控加工过程中会出现相应的加工偏差，且此时的壁厚公差也较大，而这一情况的发生很大程度上取决于刚性和稳定性较弱的一方，因此可以对所用刀具与薄壁隔框类零件的刚性进行调整与强化，这就需要使用错位分层加工工艺。

错位分层加工工艺简单来说就是在加工前先对薄壁隔框类零件进行分层与错位摆放，然后在确保所用刀具直径较大且具有较强稳定性和刚性的基础上，对薄壁隔框类零件进行有效加工。除此之外，与错位分层加工有同样效果的还有阶梯式余量加工，这两种方式都能有效降低所用刀具的受力情况，从而加强目标零件的薄壁刚性，减少形变的发生。

结束语：综上所述，薄壁隔框类零件数控加工工艺的合理运用能在极大程度上减少或避免零件与刀具发生弯曲形变，从而使数控加工取得不错的成效。因此相关技术人员应在现有加工工艺技术上进行深度探讨，挖掘出刀具与目标零件加工中的潜在关系，从而使薄壁隔框类零件更具高质量和稳定性。

参考文献：

[1]关要轩,王洪勇.薄壁隔框类零件数控加工工艺[J].航空精密制造技术,2022,58(05):52-55.

[2]王良,周金强,何晓青,等.大直径薄壁框类零件的五轴联动加工工艺优化[J].制造技术与机床,2020(09):13-17.

[3]冯长征,李初晔,王海涛,等.航空薄壁框类零件铣削加工变形机理研究[J].航空精密制造技术,2020,56(02):5-10.