薄壁零件銑削變形的控制研究

摘 要：針對高精度，帶密封槽的薄壁零件銑削，控制其加工變形尤為重要。裝夾方式、壓板位置等的選擇，刀具切削力大小，切削熱的控制對其加工變形影響極大。針對以上影響因素進行把控，有效控制零件加工變形。

關鍵詞：薄壁零件;高精度;裝夾方式;壓板位置;切削力;切削熱;應力集中;變形

“智能軌跡導向系統”有“地下巡航導彈”之稱，用于復雜地質結構地層油氣勘探與開采。目前，“智能軌跡導向系統”等井下工具技術被國外幾家大公司所壟斷，并對我國采取禁售政策。我國目前使用的該產品，均為高價租用國外的。打破該項技術封鎖，是航天科工產業的一大布局，是航天科工賦予我公司的一項重要使命。“智能軌跡導向系統”零件在地下承受高于100MPa以上的壓力，具有結構緊湊，精度極高等特點，其中，存在大量薄壁零件。該系統為機、液、電的集合體，其中間安裝有大量探測電路、傳感器探頭等，嚴禁出現液體浸蝕、電路短路現象，因此零件密封性要求極高。解決薄壁零件加工變形，是保證零件密封性的關鍵所在。

1 工件結構特點與傳統加工方案

傳統薄壁零件銑削一般放于鏜床或龍門加工中心上進行加工。分別以零件已加工的背面作為定位基準，搭壓板壓平后，分粗、精銑進行加工。其間，也有松、緊壓板等動作，但由于裝夾方式中，工件受力點不合理，裝夾變形無法有效消除，造成精加工完成后，零件產生翹曲、扭曲等變形。

圖1零件，其外形為650×84×24，為典型高精度薄壁零件。背面為R97圓弧面，其正面為平面度為0.04的平面。中部有295×30、324×26交叉形腔，形腔外側有2.25×6的環形密封槽。其交叉形腔的交叉位置，在加工中會因為應力集中，造成零件加工完后變形。

在原來的加工方案中，工件加工面朝上，在龍門加工中心上，采用工裝（圖2）以R97圓弧定位，用螺釘壓緊工件兩側，厚度及形腔留2mm加工余量進行粗銑開坯;松壓緊螺釘，讓零件先充分變形后，在壓緊螺釘，精銑形腔、密封槽及平面。采用此種方式進行加工，最后，檢測平面翹曲變形量為2mm，且伴有扭曲現象。分析原因：（1）在R97圓弧定位，銑刀向下進行加工，切削力使工件產生塑形變形，產生切削殘余應力集中，中途雖然通過松緊壓板，能消除部分殘余切削應力，但精加工時，有會產生新的切削殘余應力;（2）在精加工時，將形腔與密封槽、平面一起完成，其形腔突變位置依然會產生加工應力，并得不到及時釋放。綜上原因，零件加工完成后，產生了較大變形，不能滿足設計要求。

2 加工方案調整及實施效果

針對以上變形原因的分析，在加工方案上進行了調整，具體為：

2.1 更改定位位置，改變裝夾方式

如圖1所示，改原來R97圓弧面定位為已加工的兩側面其中一面定位。壓緊方式由原來工裝上螺釘壓緊改為壓板壓緊。其壓板位置選用左、中、右三點壓緊。這樣，增加了側面的壓緊力，避免了原來因螺釘壓緊力偏小，當刀具切削時，工件在厚度方向產生較大塑形變形。

2.2 變粗、精銑加工為粗銑、半精銑、精銑

其中，粗銑是為了開粗，除中部形腔直接銑削到位，其余各加工位置均留2mm加工余量，去除多余的材料;在半精銑時，平面及密封槽均留0.2mm加工余量;在精銑時，分兩刀，盡量減小切削力，將平面及密封槽加工到位。其中，將中部形腔在粗銑是加工到位，是結合零件使用功能，改形腔為流體過孔，后續小得形變，不影響其功能性，且前期加工到位，有足夠的時間及手段消除形腔突變產生的應力集中。

2.3 合理設置粗銑、半精銑、精銑間隔時間

其間，采用“先松中間壓板，再略微帶力壓緊中間壓板，最后，完全松掉兩側壓板”的步驟松、緊壓板，使加工時產生的殘余應力向兩端釋放，同時保證工件不移位。間隔時間也保證了工件完全冷卻，消除因切削熱產生的變形。

2.4 在切削過程中，冷卻液要給足，避免工件因切削熱聚集，造成溫度上升

通過加工工藝方案調整，采取諸多手段，有針對性地解決薄壁零件銑削變形的問題。加工結束后，該零件上三坐標檢測，結果顯示，所有尺寸精度及形位公差均滿足設計需要。結果表明，采用以上手段，有效的控制了薄壁零件銑削變形的問題。

3 結語

根據零件結構特點，開動腦筋，注重細節，有針對性的采取預防措施，制訂加工方案，可以有效的提高加工零件的形位精度和尺寸穩定性，大大提高工件的合格率。該調整后的加工方案，為我們提供了一條銑削薄壁零件的思路，為以后類似產品的加工提供了全新的思考。

參考文獻：

[1]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京：機械工業出版社，2001.

[2]邢鴻雁，陳榕林.機械制造難加工技術.機械工業出版社，2008.11.

作者簡介：宋榮燈（1983-），男，漢族，廣西南寧橫縣人，專科，研究方向：機械加工技術。