铝合金薄壁数控加工工艺流程优化研究

铝合金薄壁数控加工工艺流程优化研究

王华兵     蔡希志    张德才

中车青岛四方机车车辆股份有限公司

摘 要：近代工业的发展中，材料的质量、重量、使用周期、工艺效果等都成为现代工业施工开展的重要参考和发展方向。但在实际的薄壁曲面铝合金折叠器数控操作过程中，因其数控操作技术和人员操作经验的不同，使得对薄壁曲面铝合金加工技术和工艺在对应生产环节的加工和运用时出现不相等的问题；即相关的加工工艺中，折叠器即易出现材料整体的变形，此次就工业制造里的薄壁曲面铝合金折叠器数控加工难点和对应的解决方法措施进行对应的分析和探究。在相关的实际的操作流程和运用工具的运转中，在实际的铝合金折叠器工艺加工流程、程序编程、夹具优化、刀具选择及切削参数的实际实验过程中，在有效降低生产时的变形过程中，保证数控加工的效率和进度。

关键词：现代工业；薄壁曲面铝合金；数控加工；解决方法

引言

在工業生产的施工材料里，铝合金材料的使用和普及因其具有材料密度低、强度高、导电率好、不易被腐蚀等相关物理预防的高性能和优势被我国建筑行业广泛应用。在复杂的加工工艺的技术操作过程中，为保证薄壁曲面铝合金折叠器数控加工的难点和问题在有效地控制和预防的过程中顺利进行，对加工难点进行高效的解决措施的提出和实践也在一定程度上提高着相关的加工质量和效率。

1 薄壁曲面铝合金折叠器加工技艺的难点

在实际的折叠器的材料参考研究中，以尺寸为四十五毫米*一百零六米*二百零四毫米的长方体铝合金毛坯做折叠器数控加工的研究对象。其在实际的加工技艺的过程中，由于其易受到物理应力影响，整体毛坯材料的切削量中，其中百分之八十的材料会被切削掉，在零件的曲面、薄壁、复合角的对应构建和呈现中，其折叠器的曲面双面呈现侧壁厚度需保持在七毫米，开口铲脚宽度保持在十毫米，其整体的倾斜角和倾斜面的复合角和曲面的加工过程，对精度的高要求、材料精细等的原因，使得整个加工技艺的工艺流程复杂且加工中易出现材料的变形的现象出现[1]。

2 加工技艺产生变形的原因

在实际折叠器加工过程中，因其折叠器生产过程是以整体的铝合金毛坯作为实际加工材料，操作工人对其实际的零件的生产可以说是建立在整体加工金属材料的切削量大、强度低地过程中，金属材料在实际生成的过程中，其晶体的排列和构建体系并不是按照理想状态进行排列和组成的，其整体的形态、大小、介质等的展现形式的不同，在人为切削过程中，也会因其材料本身存在的原始残余应力在塑性的生产过程中，出现对应的变形[2]。同时由于薄壁曲面铝合金的壁较薄，在对应进行的装夹过程中，无论是应用虎钳还是卡盘进行装夹操作，都会因装夹力度控制的不同，出现对应的横向或径向的装夹力偏差导致变形；同时加工材料进行刀具精加工的过程中，因材料自身的晶体排列颗粒会在切削的过程里，会出现内部的挤压、拉伸、拉断等现象，是加工材料本身内部的粒子之间出现位移，导致不可恢复的塑性变形现象形成[3]。

3 薄壁曲面铝合金折叠器数控加工方案分析

首先，折叠器的结构特性在相关的加工机床上就要进行一定的优化和选择，即在一般的四轴联动机床应用加工的过程中，受其材料加工结构复杂的影响，其机床的应用生产会在一定程度上增加加工技艺工序的同时，反作用于加工周期循环及质量精度保障。在对应生产的需求过程中，为使折叠器自身的结构组成在加工过程中，为提升实际对其的整体加工周期和工序的循环，在机床的选择中，选择主轴的翻转角度在负十五度至一百二十度范围之间的型号为UCP1350五轴联动机床；在缩短加工工序的同时，降低需使用的专用夹具互装夹次数，提升实际加工的精度。其次，在实际材料整体加工过程中，其都是一次成型；为使材料的质量和效率在一定的效果上进行对应的同步，在折叠器的数控加工过程中，操作人员就需对加工的工艺流程进行对应的前期编制和设计[4]。考虑曲面尺寸的公差要求、加工顺序及侧壁精度、外形都要在对应需求里，对应实际折叠器材料高度、厚度进行数值调节，保证工艺的技术精度符合实际生产薄壁曲面铝合金折叠器的现实需求。在机床的专用夹具的设计思路和实际应用上，根据实际的生产需求在不影响实际生产间隔数值的过程中，减少装夹更换次数，保证实际的粗加工的过程中，其相关加工进度效率的提高。

最后，在曲面折叠器的曲面和斜面的切削过程中，刀具和切削参数数值的选择也在一定程度上作用于一次材料成型运用的应力受力面积和内应力，即在考虑其相关的加工数值和角度转换的过程中刀具和切削参数的有效配合，直接对实际尺寸的整体零件的加工出现变形的概率有着对应的影响[5]。

4 薄壁曲面铝合金折叠器数控加工的解决方法

4.1 整体施工工艺和程序编制的优化

在实际的数控加工工艺的技术工程中，这个材料的加工是通过四次的装夹更换进行曲面加工；即是以虎钳进行第一次装夹使折叠器侧面的曲面折叠面之间的尺寸保持在一百零一点五毫米并且其中留有一毫米余量的厚度，在首次加工面的准确定位后，使用专用夹具对其曲面进行第二次的半精加工，其后在根据实际精加工的曲面和斜面在加工时留出的空挡尺寸，在进行专用夹具对其的精加工和工艺凸台的去除。在施工工艺所运用的装夹的调整过程中，五轴联动机床自身拥有的主轴可翻转功能，也是相关的数控操作人员对相关程序编制在实际加工过程中的倾斜面和复合角的有效参考过程中相应展开的，是在主次程序结合操作、编制的过程中，提高粗加工和精加工的对应切换。

4.2 夹具设计与制作优化

在对薄壁曲面铝合金折叠器进行精加工的过程中，对整体倾斜面和复合角的各项此尺寸涉及中，由于在前期的粗加工过程中，整体的零件外观已初步定型，因此，在其后期的加工进程里，在基准面没有得到实际的确认过程时，对其装夹要首先考虑虎钳的再次使用定型，而专用夹具的设计就需要在实际考虑整体零件的呈现现状进行对应的设计调换和安排，其中就包含预留工艺凸台、装夹方式等相关参数的有效测量和对比，在可操性的数值比例中，对应对零件的中心降低，确保装夹稳定性的提高[6]。

4.3 刀具选择

在实际的数控加工技术中，也要对实际的加工刀具进行对应的筛选和对比，即针对曲面加工中出现的多面倾斜度和复合角，在考虑实际加工形态和运作原理的过程里，为使相关的几何角度的曲面质量和成效得到最佳优化，在刀具的对比中其直径为一百毫米，厚度为八毫米的镶硬质合金三面刃铣刀，在采用错齿排列的加工方式的进程中，保证其单个齿数在十，螺旋角为十二度，前倾角为十二度的过程中，使用侧固式刀柄进行收紧，也能使其在相关的高速旋转的过程中，刀具不易受物理作用进行意外的带出。

4.4 切削参数选择

在实际的切削过程中，由于整体的切削量较大，因此在对相应的参数选择，直接作用与实际加工完成的材料实际质量。在对应进行高转速、快进给、微量切削的流行加工方法作为实际参数选取的依据，进行对应的切削工艺流程实验；其主要的目的也是为通过相关的实际实践对实验参数进行对应操作的确定。即以加工成品的现实主要型号要求为目标，在整体影响金属晶体因子变形的机床主轴运转速度、进给量和切削量的有效试验中，通过有效设计因子水平表，对应的进行多次的实验式加工的过程中，准确的测量出实际生产折叠器的数据数值后；对应进行实施的效果分析，以此来确保相关的数据数值在对应的计算分析中，得出生产需求的切削参数的确定，完成薄壁曲面铝合金折叠器的加工[7]。

5 结束语

通过对薄壁曲面铝合金折叠器零件加工技艺的难点、原因和解决方法的探究和分析过程中，我们能发现在实际实践生产进程中，其折叠器加工技艺出现的问题和提出的解决措施，也是相关的操作人员对实际的操作过程的经验总结和学习知识理论的实践有效结合的过程中，在实际的优化和解决薄壁曲面铝合金折叠器数控加工难点和解决方法的提出中，为使相关的加工过程中，材料不出现变形问题，对其工艺流程在实际的加工精度和质量综合考虑的过程里，就需要操作人员对相关的生产技术在得到的相应的可行性、可操性的加工参数值的推广和应用中，提高生产效率。

参考文献：

[1]壮志，孔啸，梁建光，等.铝合金曲面薄壁件柔性工装夹具的加工性能研究[J].组合机床与自动化加工技术，2013（6）：116-118.

[2]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變形误差补偿方法[J].航空制造技术，2017（11）：99-104.

[3]刘欣，徐永超，苑世剑.铝合金复杂曲面薄壁件液压成形技术[J].精密成形工程，2010（1）：42-45，56.

[4]刘畅.铝合金结构件铣削加工性研究现状[J].科技视界，2016（6）：182-184.