薄壁零件数控加工工艺质量改进方法

王作鹏

摘 要： 数控加工薄壁零件过程中，会有很多因素对其工艺质量造成影响，为了将数控加工薄壁零件的工艺质量加以优化，应该准确掌握影响数控加工的各项因素，以此提出工艺质量改进的方法，提高数控加工薄壁零件的工艺水平，推动数控加工技术进一步发展。本文首先分数控加工薄壁零件的工艺和其使用的工具，主要提出对已加工工艺质量造成影响的因素，并根据这些因素提出改进加工工艺质量的方法，以供参考。

关键词： 薄壁零件;数控加工;工艺质量;改进方法

【中图分类号】TG659     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）19-0165-02

目前我国科学技术水平发展速度加快，制造工艺不断升级和优化，种类越来越丰富，尤其是制造加工行业中应用的数控加工技术越来越成熟，成为加工行业不可或缺的技术，在技术方面支持我国制造实力提高。此外，现阶段军事事业和航空航天发展势头良好，数控技术能够在其中发挥重要作用，不断扩大薄壁零件要求，也更高的要求着工艺质量。应用仿真模拟技术能够在很大程度上优化数控加工薄壁零件的流程，将其工艺质量提高，以此确保零件精确度，为了使我国制造加工业进一步发展，需要不断优化数控加工薄壁零件的工艺质量。

1 薄壁零件数控加工工艺

1.1 加工工艺

加工薄壁零件具有较高的精密度要求，特别是在生产薄壁零件尺寸方面有更加精确的要求。然而，薄壁零件与普通零件比较来说，不具备良好刚性，极易出现变形等情况，会增加数控加工薄壁零件操作难度。CAM软件编程能够输出数控代码，但是很难满足实践加工薄壁零件的要求，无法保证加工精度。针对这一情况可知，目前数控加工薄壁零件中依旧应用的方式是保守切削参数与反复精加工。

1.2 加工刀具

为保证加工零件质量，数控加工薄壁零件期间需要严格管理刀具，充分掌握刀具结构特点、加工尺寸精读以及加工余量等内容。对于有突出表面轮廓的薄壁零件进行加工时，应该选用Φ10mm立铣刀或是Φ16mm立铣刀;当对薄壁孔零件进行加工时，应该选用Φ26mm镗刀或者是M10mm机用铰刀;对具有凹形腔轮廓的薄壁零件加工时，可选用切削力强并且锋利的刀具，例如Φ16mm立铣刀等。

2 影响数控加工薄壁零件工艺质量的主要因素

目前现代制造加工行业比较重视数控加工薄壁零件精度，精密制造业也很难突破加工精度这一难关。薄壁零件具备一定的优缺点，优势为轻量化，不足之处是有较弱刚性、复杂结构、较差稳定性以及加工时容易变形，目前加工行业很难解决这一问题。为了有效应对这一问题，将数控加工薄壁零件精度有效提升，需要细致、认真的研究对数控工艺精度造成影响的因素，基于此才能够优化加工方法。

2.1 零件装夹因素

零件自身具备的刚性会在一定程度上影响其加工精度，为了将刚性因素影响减少应该合理选用装夹方式，以此提升加工工艺精度。开展数控加工薄壁零件这一工作时，应该明确零件位置和夹紧装置，具体分析容易出现变形的应力位置以及其产生的作用力，可以使用账套和施工圈等专门夹具作为夹紧装置[1]。除此之外，薄壁环形工件可使用轴向装卡形式。在使用一系列创新措施后，能够避免零件出现变形问题发生或对零件变形问题进行有效解决，这一方法是提高加工精度的一项主要措施。还有一个方法是将加工零件刚性加强，增加工件壁厚是最简单的一种办法，即为在零件空心处浇灌石蜡以及松香等物质，完成数控加工一系列程序后，再清除这些填充物质。

2.2 切削角度因素

通过实践可知，刀具几何参数和机床的机构系统没有变化时，进给速度、切削速度、切削宽度以及背吃刀量等因素會制约切削力，这之中最重要的是刀具角度影响切削质量，将刀具前角以及后角合理增加，可将切削摩擦以及变形情况减少，对切削力进行有效控制，变形情况也会得以控制。加工过程中主偏角与副偏角也会在一定程度上影响加工精度，加工中主偏角影响轴向与径向的切削力。对刚性较差零件进行加工时，需要主偏角偏向九十度，通过这一方法将数控加工过程中零件强度加大，以此提升加工精度。

2.3 走刀形式和路线因素

数控加工零件工艺也会在一定程度上受到走刀路线以及形式的影响，优化其形式和路线能够提升加工精度，保证零件具有良好质量。阶梯式以及一次性的粗加工方法是比较新型的两种方法，这是另加粗加工中具有较快走刀速度和较高效率的方法。这里个方法走刀路线都是根据加工等量均匀和高线轨迹来加工的。原本走刀路线是根据斜线方向加工，这些方法还有很多不足存在着，但是新型走刀路线是刀具在等高线上根据特定的方向做平行移动，可以将多余边角料去除，能够实现均匀切削余量，有利于刀具的养护，能够将使用刀具的寿命延长，并且提升加工质量[2]。

2.4 工序工艺路线因素

深入研究和分析数控加工零件变形的规律，这有利于将数控加工这一工艺质量提升。合理制定工序工艺路线，将工序工艺存在的变形问题进行解决，使用合理、科学办法来解决是确保零件数控加工质量重要环节。观察工序中加工时受力情况，合理选择定位基准，防止加工振动对零件质量造成影响，零件定位面需要紧密贴合定位元件。应用加工工序路线时，应该重视选用加工零件夹具，对加工剩余数量进行科学分配。

3 改进数控加工的工艺质量方法

3.1 改进仿真数控工艺质量

通常仿真数控技术能够通过简单公式来说明，KU=F，其中K、U、F代表的是几种需要控制的加工工艺几何参数，K指的是工件强度矩阵，U指的是工件变形情况以及F指的是工件负载列阵，对这三类参数进行科学、合理设置就能够实现控制零件参数。通过这一理论指导开展实践工作，能够将零件精度有效提高，保证薄壁零件的质量更高。开展仿真数控模拟实验时，会获得理想的实验结果，因为实验条件条件较好所以会获得理想实验结果，落实到实际中也会有一些误差存在。针对这一情况，应结合实际情况来改进仿真数控工艺，尽可能使仿真模拟数据符合实际情况，缩小其中的差距，从而将实验数据落实到实践中。在使用数控模拟公式后，能够模拟工艺参数，对于提升数控加工薄壁零件工艺精度具有重要意义，并且可保证加工工艺质量。

3.2 应用修正和改进刀具路径的方法

刀具路线生成过程中，需要重视工件变形情况，变形情况会对工件加工质量造成严重影响。薄壁零件的未来发展方向是轻量化，但是具有刚性较弱这一缺点，将制约数控加工零件技术的发展[3]。进行实际操作时，需要加工的零件没有足够刚性，极易在切削和夹紧过程中出现变形情况，严重时会使零件报废。因此进行加工时需要不断修正刀具路线，保证到具有正确路线，并在正确路径上加以控制，防止受到路线偏差影响而出现加工事故。实际操作时，夹紧切削工件过程中，切削速度和角度也将严重影响数控加工薄壁零件质量。对于切削角度而言，通过科学数据指导，有利于控制加工工作。切削刀具具有合理的前角和后角，能够有效控制切削速度以及刀具摩擦程度，以此提升加工质量。

3.3 零件装夹方式改进方法

薄壁零件装夹的方式也会在很大程度上影响数控加工薄壁零件工艺质量。数控加工薄壁零件时中，因为零件不具有较好刚性，当加工时施加过大的夹紧力，会有很大几率导致薄壁零件变形，影响加工零件质量和精度[4]。除此之外，加工零件时，还具备一个支撑力和夹紧力同时存在，但二者存有不同的侧重加工位置。由于薄壁零件自身不具备良好的刚性，需要相应的支撑力来支撑，这能够加强零件自身刚性程度，因此支撐力侧重加工位置在较小强度表面产生作用。从而可知，夹紧力会将工件刚度降低，所以夹紧力要在有较大刚度零件表面产生作用。在支撑力和夹紧力共同作用下，零件表面会承受强度不同的力量，从而能够进行合理控制，将薄壁零件发生变形概率有效降低。除此之外，改进装夹位置以及工具。进行加工时，需要仔细观察和分析工件夹紧位置，同时有效分析工件上着力点，选择施工圈以及账套等先进的装夹工具对加工产生辅助作用，尽可能减少受夹紧装置影响而出现工件精度不足或是质量差等问题。不仅要将夹紧装置工作做好，也要提升薄壁零件刚度，从两方面进行准备，能够将薄壁零件损坏率有效降低，以此提升薄壁零件质量和精度。

结束语：切割角度和零件装夹等很多因素会对数控加工薄壁零件工艺质量造成影响，为提升加工工艺的质量，需要充分掌握这些影响因素，合理制定优化和改进方案。本文主要分析了对数控加工薄壁零件质量产生影响的因素，同时提出相应改进方法，主要是为了将数控加工薄壁零件工艺质量提升，保障加工效率，推动企业进一步发展。

参考文献

[1] 彭应征.薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法[J].南方农机，2019，50（22）：170.

[2] 姜强.薄壁零件数控加工工艺质量改进对策[J].现代制造技术与装备，2019（11）：154-155.

[3] 赵建林，张娟，周丹.薄壁零件数控加工工艺质量改进策略研究[J].科学技术创新，2019（28）：174-175.

[4] 苏蒙.薄壁零件数控加工工艺质量改进方法略谈[J].南方农机，2019，50（11）：244.