数控加工中薄壁零件加工工艺分析

数控加工中薄壁零件加工工艺分析

郑笑竹

哈尔滨东安实业发展有限公司，黑龙江哈尔滨  150066

摘要：薄壁零件具有形状复杂、尺寸控制要求高等特点，机械加工精度受零件刚度、走刀量等诸多因素影响。因此，探究数控加工中薄壁零件加工工艺及精度控制策略具有非常重要的意义。薄壁零件数控加工过程中，会受到各类外界因素或者外力因素的影响，从而影响到整体的加工精度，因此本文对薄壁零件的数控加工工艺进行了全面分析，探讨了数控加工中薄壁零件加工工艺的影响因素，并提出了数控加工中薄壁零件加工工艺的优化策略，希望能为相关研究，提供一些全新的参考意见。

关键词：数控加工；薄壁零件；加工工艺

引言：

在实际的加工中，薄壁零件的刚性差、强度低等问题，导致薄壁零件的加工难度增加，还可能会引起薄壁零件的加工工艺质量问题，严重影响薄壁零件的功能性。数控加工工艺对改善薄壁零件质量和精度具有较好的作用。而实际上薄壁零件数控加工工艺质量，仍旧受到装夹、刀具和整体工艺流程等因素的干扰，影响薄壁零件数控加工工艺的质量。

1．数控加工中薄壁零件加工工艺的影响因素

薄壁零件的数控加工是转变传统薄壁零件加工工艺的重要方式，选择数控加工工艺，有效的改变了薄壁零件加工的效率和质量，并达到降低薄壁零件加工成本的效果。然而，实际上，切实存在一些不利因素对薄壁零件数控加工工艺质量造成干扰。故此，需要详细的对薄壁零件数控加工工艺质量的影响因素进行分析。

1.1装夹变形因素

其一，装夹点位置不当。在进行装夹时为了不影响零件加工，需要采用夹具夹紧薄壁零件加工面以外的部分，但介于薄壁零件的一体性，如果装夹点与加工面距离较远，就会导致部分非加工面进入加工范围内，此时非加工面会与加工面一同受力，在加工过程当中容易出现加工面增大、非加工面扭曲等变形现象，在进行装夹时，需要先确认装夹点的位置。

其二，夹具与工件接触面积较小。在力学专业领域当中，夹具与工件接触面积的大小决定了夹具稳固力的大小，但在许多施工当中，因为一些不规范的操作会采用面积较小的夹具来进行装夹，此时夹具与工件接触面积较小，稳固力可能无法在加工力的条件下确保薄壁零件稳固，所以薄壁零件在加工过程当中可能出现晃动、位移等问题，此类现象在数控切削当中十分常见，因为切削会产生较大的振动力，导致零件切口偏移，说明零件加工精度不满足现代需求。

1.2薄壁零件本身的因素

结合理论得知，薄壁零件本身的材质、结构都会对加工的结果产生影响，如果零件材质与结构表现不佳，那么产生的影响即为负面影响。具体来说，在薄壁零件材质方面，材质是决定零件刚度、抗性等性能的重要因素，那么当材质表现不佳，各方面性能无法承受数控车工加工工艺的切削力、切削热，就会导致零件变形；在薄壁零件结构方面，结构施是决定零件力学表现的因素，当结构表现不佳，那么在加工过程当中可能会出现材料断裂等问题，同时会给精度控制带来巨大阻碍，要对此进行控制。

1.3走刀方式与路径的分析

走刀方式与路径也是影响零件数控加工工艺的一个重要因素，对这一因素的改进也可以有效提升加工精度。通过改进走刀路径和方式，可以有效提高零件质量。在走刀的众多方式中，一次性粗加工法和阶梯式粗加工法这两种新型的方法可以高效、高速的对零件进行粗工，这两种方法均是沿着高线轨迹和加工等量均匀的走刀路线进行加工。在传统的走刀路径中，新的走刀路径克服了传统走刀路径沿斜线方向加工的弊病，此时的刀具沿x或y方向在等高线上做平动，切除多余金属，这样可以切削过程中余量切削均匀，有利于增长刀具使用寿命，也能在一定程度上提高加工质量。

2．数控加工中薄壁零件加工工艺的优化策略

2.1装夹变形因素应对对策

针对上述装夹变形因素的两个表现，本文分别提出相关的应对对策：

1）装夹点位置不当应对对策

在选择装夹点时，首先要确认加工面的准确面积，之后针对面积边缘，来选择装夹点，其次在规范要求上，装夹点的位置存在允许误差范围，即装夹点位置与加工面之间的间距不能超过2cm（如遇特殊情况，可以根据实情做出调整）。其次在装夹点确认之后，为了进一步提高零件稳固度，需要在装夹点下方设置支撑点，以免出现上下位移现象。

2）夹具与工件接触面积较小应对对策

为了改善夹具与工件接触面积较小，首先在夹具选择当中，需要根据零件的规模、加工面的面积来选择夹具的规格，即零件规模、加工面面积越大，则夹具规模越大，如果最大规模夹具依旧与零件规模、加工面面积不匹配，则可以采用多夹具方式。其次因为夹具面积增大，所以需要相应增加轴向夹紧力，在满足上述两点的前提下，可保障工件被完全夹紧。

2.2薄壁零件本身因素应对对策

针对薄壁零件本身因素，在进行加工之前需要先确认薄壁零件的材质与结构参数，此举需要通过精密测量才能确保结果准确，之后针对测量结果，计算加工当中的切削力、切削热标准，此时可以避免材质、结构性能表现低于切削力、切削热的现象，但如遇特殊情况，则建议采用其他工艺来进行加工。此外，在零件设计当中，也应当考虑加工难易度的问题，即对零件的设计需要尽可能避免出现材质、结构上的不匹配现象，有利于加工时对切削力、切削热的控制。

2.3提高操作的主动性，推行刀具路径修正法

在生成刀具路径时，要事先考虑工件变形，工件变形是影响工件加工质量非常关键的一个因素。对于薄壁零件来说，其轻量化的发展趋向，使得其刚度问题成为制约零件数控加工技术发展的一个重要障碍。由于其刚度低，在数控加工过程中因刚强度的夹紧和切削，引起零件变形的几率还是非常大的。针对这一问题，，在加工过程中要事先考虑工件加工变形发生的可能性，以及零件变形可能会引起的零件回弹量，这就要求我们，在数控加工的过程中要不断的修改或补偿刀具路径，要细致观察工件加工过程中出现的各种状态，随时准备修正刀具路径，保证刀具路径始终控制在正确的操作轨道上，避免出现因刀具路径的偏差而引起的工件失误。通过修正或补偿刀具路径来来减少变形回弹误差。

在工件夹紧切削的时候，切削速度和切削角度也会影响薄壁零件的数控加工。对于切削角度而言，要依据科学的数据计算，来辅助操作。数据显示，适当加大切削刀具的前角和后角，可以有效控制切削速度和刀具摩擦，那么对于降低因切削而引起的变形和摩擦。

3．结语

总而言之，改进薄壁零件数控加工工艺质量是数控加工企业提高产品质量的重要手段，对于降低企业数控生产成本、提高企业经济效益有着重要意义。相关企业应加强对于薄壁数控加工工艺质量改进工作的重视，科学设计薄壁零件数控加工流程，改进薄壁零件数控加工方法，制定切实可行的加工方案，解决零件装卡问题，保证零件装夹质量，利用新兴技术对数控加工工艺进行优化，从而提高薄壁零件数控加工的成品率和加工效率，减少损耗成本，提升加工企业的经济效益，推动整个薄壁零件数控加工行业健康发展。

参考文献：

[1]邱述龙,李国平,李镜悬.薄壁类金属零件数控加工工艺分析[J].世界有色金属,2021(23):19-21.

[2]付昌杰.浅谈薄壁零件数控车加工工艺分析[J].中国金属通报,2021(11):161-162.

[3]王心怡.分析薄壁零件数控加工工艺质量改进方法[J].内燃机与配件,2018(20):134-135.

[4]廖剑斌,苏茜.分析薄壁零件数控加工工艺质量改进方法[J].科技创新与应用,2017(06):133-134.