薄壁零件数控加工工艺质量改进分析

上官红松 温昊 王世明

摘 要：随着计算机科学技术和数字仿真技术的不断发展，推动着各种薄壁零件的数控加工制造工艺由不成熟的传统工艺技术迅速蜕变成为工程化的科学。在此发展过程中，薄壁零件加工工艺由以前传统的加工经验积累研究方式，转变为更加科学的“定量分析”。薄壁零件加工存在的质量问题主要是结构刚性差、结构较复杂，在一些数控零件加工过程中易发生变形且难以精确控制，加工后的质量最终得以起不到切实质的保障。

关键词：薄壁零件;数控加工;加工工艺;改进分析

引言：薄壁零件主要是指金属热塑性零件及其类型。薄壁件的壁厚一般比热处理件的壁厚低1mm。其特点主要是整机重量相对较轻，材料能耗低，整体结构相对紧凑。由于这类零件的存在，薄壁零件的主要应用领域比较广泛，特别是在各种工业生产中。但是，在实际的薄壁零件研发生产加工过程中，诸如数控刀具、加工制造工艺等诸多影响质量因素的存在，在较大程度上直接影响了薄壁零件采用数控加工制造工艺的生产质量，导致最终加工生产制造出的薄壁零件质量无法完全满足实际市场需求，浪费各项人力资源。基于此，本文就薄壁零件数控加工工艺进行了分析。

1 薄壁零件数控加工工艺的探究

1.1加工工艺分析

在前期进行一些薄壁零件产品数控生产加工过程工艺的质量分析时我们能够发现，由于工艺受到一些薄壁零件本身固有的结构尺寸和高精度质量要求较高这些因素的严重影响，同时再随之加上一些薄壁零件自身结构刚性较差、易发生变形等质量问题显得比较突出，导致了对薄壁零件在数控生产加工过程环节中的质量要求更为严格。

1.2加工刀具分析

在我们进行各种薄壁零件上的数控切削加工设备作业期间，想要有效确保薄壁零件的数控加工操作质量，刀具的选择对工作的顺利开展十分重要。具体的产品选择使用过程中，需要用户全方位详细分析所用刀具的实际工作型号、零件以及技术指标等关键因素，借以有效保障所用刀具的工作精度、强速、尺寸比和稳定性等。在这一研究基础上，应该充分利用结合某不同型号的各种薄壁套筒型刀具设计参数数据加以分析，提升其在薄壁切削零件刀具数控加工过程设计中的薄壁刀具设计切削面数量的真实性和可靠性。[1]

2 结合影响提出的改进优化方案

2.1降低零件装夹对加工精度的影响

在机械零件加工过程中，影响机械加工零件精度的主要影響原因之一就是加工零件自身的机械刚度。对此，可以适当的结合利用机械装配钢卡夹紧的技术方法，对整体加工过程工艺环节进行技术改进，从而使传统数控机床工艺的整体加工过程精度可以得到极大提高。在进行数控机床加工生产薄壁形变零件的过程时候，应当对薄壁零件移动位置、夹紧应力装置等等进行细致的数据分析，详细的数据分析可能引起薄壁形变的作用应力形成部位、作用应力方向等各个方面的相关数据。可以同时采用夹具账套、施工夹具圈、辅助夹具支承等多种专用施工夹具用来当作施工夹紧保护装置。利用新型轴向传动装卡结构替代径向传动装置轴卡，对新型薄壁箱体环形结构零件齿轮进行预热处理。通过以上的操作方式和技术手段，能够有效的帮助解决和有效预防保温薄壁零件的冷热形变等问题。

2.2降低切削角度对切削质量的影响

通过具体机床实践经验可以明显看出，如果我们确定了影响刀具切削几何力学参数、机床整体结构动力系统等几个因素，那么主要直接影响刀具切削力的几个原因应该包括刀具切削面的宽度、背后所吃的用刀量、进给运动速度、切削速度等。对于机械切削刀具质量来说，刀具的切削角度对其振动不会产生十分巨大的振动影响。将切削刀具的前、后端夹角适当位置增大，能够将薄壁切削工作过程零件中的薄壁摩擦和碰撞形变严重情况有效率地降低，从而可以使薄壁切削力消耗得以明显降低，减少了对薄壁切削零件的摩擦形变严重程度。[2]

2.3基于仿真数控的工艺质量改进

这里具体的来谈一下我们改进它的方法，依据贝尔公式中的ku=f，可以来进行具体分析，k是在工件变形中的整体载荷刚度矩阵，f即它是它在工件上的整体载荷刚度列阵，u是它在工件上的变形。由公式可以清楚看出，在零件上的整体运动刚度一定的受力条件下，工件上的变形载荷k和列阵与其他工件上的变形u之间的差是不能成正、反比，所以，提高载荷k或者直接减少f都不能减少工件变形u。此外，还有一种补偿方式就是在工件k和l的f之间，通过增加补偿值来减少原有变形的数量u，比如在满足工件本身原有变形刚度的要求基础上增加补偿可为工件增加刚度，采用各种直接填充加工件的方法，可以大大提高工件的刚度，填充件完成后可以去除多余的填充物。这些具体措施主要是在理论基础上分析影响工业零件质量变形的主要因素。它们是理论与工业实践相结合的新思想在改进工业数控加工技术中的具体表现，这些具体措施不仅能有效提高工业零件变形数控加工设备的设计精度，同时也提高了数控加工技术的整体质量。

2.4改进零件装夹方式，优化零件装夹方案

在数控加工中，零件的内载荷和夹紧力也是直接影响薄壁零件质量和工件零度的重要因素。对于一些刚度小的大型薄壁零件，如果在薄壁零件加工过程中夹持力过大，在整个薄壁零件数控加工过程中，都会有一个与零件夹持力相对应的支撑力，因此就是零件的支撑力。一般来说，支撑力和夹紧力需要关注的零件加工强度的位置是不一样的，由于薄壁零件的加工刚度一般较小，需要通过支承力的连续支承来提高薄壁零件的加工强度。因此，如果支承力作用在零件强度较小的薄壁表面上，则应提高薄壁零件的加工强度，相对应的，夹紧作用力在一定程度上就是在降低薄壁工件的本身刚度，所以，应该将添加夹紧剂的力作为应用于薄壁零件本身刚度较大的薄壁表面。这样，将整体夹紧支撑力与整体支撑力合理化的分配提供给了不同变形强度的材料零件整体表面，做到了通过科学合理控制，又在传统数控的控制基础上通过人为控制降低了各种薄壁零件整体发生强度变形的最大可能性，而且该控制措施安全可行性强，科学合理，对于有效控制各种薄壁零件的发生变形还是非常有效的。此外，装夹传动位置和夹紧工具也有必需进一步进行优化，在采用装夹工卡辅助夹紧之前，要对夹紧工件的辅助夹紧传动位置情况进行详细的数据分析，对夹紧工件上的各种应力变形进行更加专业化的分析，可以考虑采用更加先进的工件装夹传动装置和比例如电膨胀套、辅助夹紧支承和工件施工时护圈等等来进行必要的工件加工应力辅助，最大限度的降低夹紧传动装置以及工件夹紧时应力上的失误所可能带来的大量工件应力变形。[3]

3 结语

随着我国科学技术的快速发展，薄壁零件数控加工技术也得到了快速发展。但在实际的应用过程中仍然出现了较多的问题，因此，相关的技术人员应积极解决出现的问题，提高薄壁零件数控加工技术水平，促进我国相关行业的发展。

参考文献：

[1]刘志旭，王继承. 薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法[J]. 湖北农机化， 2020， No.254（17）：126-127.

[2]潘晓晶. 数控加工薄壁零件加工方法及工艺改进研究[J]. 科学技术创新， 2020（29）：161-162.

[3]韩辉辉. 薄壁零件数控加工工艺质量改进方法[J]. 科学与财富， 2019， 000（010）：280.

（郑州飞机装备有限责任公司，河南 郑州 450000）