數控銑在典型薄壁零件加工中的應用及其質量管理

喬建偉

（陜西航空職業技術學院，陜西 漢中 723102）

數控銑在典型薄壁零件加工中的應用及其質量管理

喬建偉

（陜西航空職業技術學院，陜西 漢中 723102）

薄壁零件主要在各工業部門使用，其質量較輕，并且結構較為緊湊，能夠有效節省材料。但是，薄壁零件的加工較為困難，其對于各種影響因素較為敏感，在加工過程中非常容易變形，從而無法滿足精度需求，進而對產品的質量造成了影響，此方面是機械加工過程中的主要難點。在此背景下，對薄壁零件加工的難點進行了分析，結合零件加工實例，介紹了數控銑在薄壁零件加工中的使用方法。

數控銑；薄壁零件；質量管理；刀具軌跡

鋁合金的結構構件較薄，并且具有較高的強度和耐腐蝕性，能夠有效滿足飛行器高機動性和高速對零件的要求。此種零件目前一般使用傳統方式加工生產，但是因為薄壁結構的形狀較為復雜，而且剛度較低，從而導致加工過程中的工藝性較差。

一般在對此種零件進行加工的過程中，為了使工藝的精度能夠得到有效保障，都是最后精加工之后實現關切。此種方式就增加了工時，導致生產效率降低。所以，以下就在薄壁零件加工過程中使用數控銑，從而克服薄壁零件加工過程中的問題，提高加工精度。

1 模型創建

本文研究薄壁零件的參數為：100×80×30（mm）為零件的毛坯尺寸，零件具有多種加工特點，比如通孔、橢圓形凹曲面、凸臺等，屬于鋁合金材料，加工的要素主要包括島嶼、平面、孔類及腔槽。

1.1 零件實體造型

通過CAХA軟件實現薄壁零件實體造型的創建，詳見圖1.

1.2 刀具軌跡

薄壁零件在加工過程中的重點主要為分析、研究并且掌握零件的變形特點，從而在工藝制造過程中避免零件出現變形的問題，有效保證零件加工工序的質量。零件加工的工藝過程主要包括準備毛坯、粗加工和精加工3個階段。粗加工和精加工之間可以實現一次或者多次的半精加工和時效處理，其主要目的就是將夾緊力、切削力及零件自身的應力予以消除，從而使精加工之前的零件變形，以此提高零件成品尺寸及行位公差的進度。其主要操作步驟為管理軌跡、加工各常用零件，之后將相關的參數填寫到彈出來的對話框中，然后選擇需要加工的曲面[1]。

1.3 零件處理

本文所研究的雙面零件在加工過程中的難點為正面六邊形島嶼及2 mm的薄壁加工，因為薄壁中存在圓角，那么在選擇刀具的時候可以通過立銑刀實現粗加工和精加工，并且在兩者之間進行一次半精加工。背面橢圓形的凹曲面可以使用球銑刀實現參數的粗加工和精加工，先對正面進行加工，之后對背面進行加工，從加工之后的裝夾全面考慮，從而便于加工及裝夾。

圖1 薄壁零件實體造型

2 機床加工

2.1 機床的加工條件

數控銑床是以普通銑床為基礎安裝數字控制系統，能夠通過程序代碼對銑削加工機床進行精確的控制。它能夠以零件的尺寸、形狀、粗糙程度和精度等多種技術創建加工工藝，選擇合適的加工參數。使用手工編程或者相關軟件實現自動編程，將編程之后的程序輸入到控制器中，之后實現處理，將指令傳送到伺服裝置中，之后將控制信號發送到伺服電機中。主軸電機能夠實現刀具旋轉的控制，并且還能夠使工件和刀具根據設置的軌跡運動，以此對工件進行切削[2]。

本文所研究的零件使用立式數控銑床進行加工，并且零件是一種平面零件，所以要使用通用夾具。通用夾具不需要調整或者只是稍微調整就能夠對工件進行裝夾，本文使用精密機械平口鉗。在選擇刀具的過程中，因為刀具在經濟數控加工過程中的測量、刃磨及更換都是通過工作人員實現的，占用的輔助時間比較長，所以就要對刀具的順序進行合理的安排。在安排刀具順序的過程中，要避免刀具的數量過多，并且刀具的裝夾支護要完成刀具能夠實現的加工部位，首先實現曲面的精加工，之后實現二維輪廊的精加工[3]。

2.2 裝夾及找正

在零件程序編輯之后，還要對其進行裝夾及加工，在夾具中安裝零件毛坯，使用平口鉗夾緊。在工件安裝及加工過程中，要注意的是，夾緊的工具松緊度得當，可以使用加工之后的平面作為基準面；同時因為工件精度的要求比較高，工件和圓形轉臺就要使用百分表對中心進行校正，從而有效滿足公差精度的需求。利用尋邊器實現X方向和Y方向的找正，并且對Z方向進行找正，將刀面和工作面相互重合，在機床控制面板中輸入坐標值。

2.3 切削加工

在數控機床中輸入編輯之后的程序，在Z軸方向臺中實現加工的嘗試切削，如果坐標和程序都沒有問題，就要實現薄壁加工。在完成正面之后對裝夾尋邊器進行重新找正，然后實現反面的加工。最后將零件卸下[4]。

3 薄壁零件加工的質量管理途徑

3.1 零件剛度的提高

在薄壁零件數控銑加工過程中，提高其強度和剛度能夠有效提高薄壁零件的抗應力，從而有效減少加工裝夾的變形及加工變形。可以使用具有高彈性模量、澆液和澆灌石磨等多種方式，有效提高零件的壁厚和剛度，從而避免零件出現受力變形的問題。同時，因為薄壁零件加工方式及工藝剛度具有密切的聯系，所以就要提高工件和工裝表面的光滑度和精度，從而有效提高接觸剛度和材料剛度[5]。

3.2 走刀及加工的優化

薄壁零件數控銑加工過程中的順序及走刀策略與零件結構具有密切的聯系，為了避免零件在加工過程中出現變形，就要制訂良好的質量控制策略：①實現加工順序的合理設計，從而減少加工過程中的變形；②采用合理的加工順序，在工件裝夾方便和定位可靠的基礎上，在加工不斷進行的過程中降低自身和工藝的剛度，從而降低加工過程中的變形。

在刀具選擇過程中，要求刀具具備耐磨性、高硬度及良好的經濟性，并且還要求其具備高溫力學的穩定性和耐熱性。在薄壁零件加工過程中，要以加工條件為基礎選擇相應的刀具材料，并且還要求刀具能夠有效滿足切削的速率要求。目前，刀具材料普遍使用硬質合金，為了能夠實現復雜結構刀具的制造，要選擇切削能力及耐磨能力較強的材料。

3.3 工藝路線的合理性

數控銑在薄壁零件加工過程中的工藝參數及路線的合理設計會影響到零件的變形情況，為了減少加工零件的變形，在加工過程中要使夾具加工穩定，從而有效減少夾裝的變形及切削變形。

夾具夾緊力要最大，薄壁材料的加工要根據裝夾方案、切削力及冷卻方式合理實現，以此有效控制材料加工因素，避免在零件加工過程中導致材料出現變形[6]。

4 結束語

本文對數控銑在薄壁零件加工中的應用進行了分析，它能夠快速實現薄壁零件的加工，并且提高加工的質量和效率，在生產實踐過程中具有較多優勢。最后提出了薄壁零件加工過程中的質量管理方式，以保證零件加工精度，從而為今后薄壁零件的加工提供一定的借鑒。

［1］劉春，孫杰，劉凱，等.聚氨酯泡沫輔助加固鈦合金薄壁件銑削性能研究［J］.航空制造技術，2017，530（11）：93-98.

［2］孫程成，王亮，侯吉明，等.鈦合金薄壁件圓角數控銑削質量控制［J］.航空制造技術，2010（15）：74-76.

［3］徐洪彬.淺析刀具半徑補償在薄壁零件數控銑削加工中的應用［J］.內蒙古科技與經濟，2015（1）：93-94.

［4］王建新，袁方，滕玉光.應力環類薄壁零件的數控銑削加工［J］.中國科技博覽，2014（47）：44.

［5］楊傳勇，劉磊，王天宇.基于UG數控銑加工質量控制要點［J］.科技創新與應用，2016（34）：113.

［6］廖玉松，韓江.鋁合金薄壁件銑削加工精度控制研究［J］.組合機床與自動化加工技術，2015（5）：113-117.

喬建偉（1982—），男，陜西岐山人，大專學歷，初級職稱，研究方向為數控領域。

〔編輯：劉曉芳〕

TG547

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.24.138

2095-6835（2017）24-0138-02