王振明
中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 黑龙江 哈尔滨 150066
摘要：新世纪是提倡节约能源，保护环境的时代。薄壁零件以重量轻、节约材料和结构紧凑等优点在各个行业得以广泛应用。然而薄壁零件由于其刚性差和强度弱，在机械加工中很容易变形，导致加工精度难以确保。文章主要针对复杂薄壁异形零件数控加工工艺特征与要点进行研究分析，明确了各注意事项，以提高材料加工技术和材料质量，促进我国航天事业的发展。
关键词：薄壁零件；结构复杂；数控加工
在航天机载设备应用中，经常会出现因为重量以及空间问题不能满足航天机载设备需求的情况，由于零件的使用要求以及质量要求，对于这些零件的规格、形位公差要求十分严格，一定程度上增加了零件生产的难度。只有依据实际情况采取相应的措施，才能保证所加工的零件能够满足实际需求。
1概述
在日常的加工任务中，常常遇到很多壁厚从O.5nm：到1.1nm：不等。长度又不超多250nm：的零件，这类零件的技术指标又较高，要求在表面粗糙度、角度精度与尺寸精度等方面具有特殊的要求。结构上具有形状不规则、壁厚薄、空间尺寸大等特点。在对这类零件进行加工时，除了考虑到加工工艺中不可避免的热变形、夹具影响和切削震动的影响外，还必须注意加工过程中附件、机床等设备本身的刚性以及切削力度的作用，以及在加工完成后重新分布的残余应力所引起的零件变形。最后还要考虑到存放与适用过程中环境温度、湿度、震动、摩擦碰撞等问题引起形变。
2零件加工要点分析
2.1选择合适的加工方法
在加工过程中，影响薄壁件加工质量的因素有很多，例如：零件加工时所选择的加工材料、零件结构等都会使得零件加工从产生一定的影响；残余应力也会对零件加工产生一定的影响，在零件加工开始之前，零件?炔看嬖诘牟杏嘤αΧ纪Ａ粼诤庾刺?，在切割状态下，原有的均衡状态就会被打破，只有通过形变才能寻找一个新的平衡点。在加工中，选择合适的加工方式，一定程度上可以降低零件形变现象产生的机率，同时还要对残余应力进行剔除。
2.2选择合适的数控加工方式
在加工中，工作人员还要对零件加工路径采取相应的控制措施，如果路径所选择的不同，加工成形的零件形变也不相同。另外工作人员还应该对切削用量进行有效控制，假如切削用量较小，应该依据小切深以及高进给速度，同时，还要适当增加切割次以及走刀数量，切削中应该保证切削速度的均衡，能够有效减少切削力以及切削热。高速切割方式的切削力较小，并且零件的热变形较小，能够保证零件加工的精度以及质量。工作人员在具体加工中，要以UG环境为基础，采用Vericut软件对零件进行仿真，对零件进行检测，选择合适的参数。
2.3保证工装与夹具的合理性
在设计中，工作人员需要进行综合分析，在零件周围设置定位元件以及夹紧元件，保证数控加工零件的稳定性，能够保证切割刀具的顺利，而且还能降低残余应力以及变形量，提高零件的质量。
3提高复杂薄壁异形零件数控加工质量的措施分析
3.1确定合理的加工流程
本文主要以7075铝合金为例进行分析，具体加工流程为：材料――铣――数控铣――热处理――数控铣――热处理――数控铣――热处理――钳――表面处理。在具体的加工过程中，工作人员为了除去残余应力，一共进行了三次数控铣，并且在三次数控铣中间还进行了三次热处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.2选择合理的刀具、铣削方法、铣削工艺
刀具选择工作具有重要意义，工作人员在刀具选择时，应该在以下原则上进行选择才能保证其合理性，平头铣刀在应用中，表面加工质量较好，并且工作效率较高。如果能够保证切削量，那么在曲面初步加工以及二次加工中，可选择使用平头铣刀。球头铣刀在应用中端部的切削速度是零，并且切削行与行之间的距离很近，因此，如果要提高加工精度，就应该选择球头铣刀。加工中，还要尽可能的减少刀具的使用数量，在同一部位加工中，尽量选择同一个刀具进行切割。在初步加工以及精加工中，刀具应该分开使用，并且要保证刀具的规格相同。
另一方面，在铣削次序确定过程中，应该遵循以下原则：首先，应该先对面进行处理，然后再对后孔进行处理；而且要先进行粗加工，再进行精加工；先对主要部位进行加工，再对次要部位进行加工；其次，要先进行铣，再进行钻；最后，先进行曲面精加工，再进行二维轮廓精加工。在加工工艺制定过程中，应该遵循的原则为：在零件粗加工以及半精加工中，工作人员应该现在采用质地较硬的合金双刃立式平底铣刀，并结合UG软件中的ufacturing模块，采用cavity―lrIiU铣削方式进行操作，Cutlevels选LocalDepthperCut为1mm，Stepover选50%的ToolDiameter进行处理，能够提高零件表面加工质量以及切削效率。在粗加工中，应该选择采用5°～100°螺旋进刀方法，径向进刀量应该控制在6%～8%，深度进给量应该控制在5%以下。在半精加工中，工作人员应该及时将刀具下沉至其它平面，并确定两层之间的距离最短，进行半精加工及精加工时要选择弧进刀方式操作，径向进刀量应该控制在6%～8%，只有这样才能避免过切现象出现。在精加工中，应该选择使用优质合金球头刀，把零件曲面按照最大外形U、V方向进行分割，分割为两组，刀轨方向的选择应该和最长轮廓线的方向保持相同；球头刀刀心速度控制在零才为磨削，所以在具体应用中，要求刀轴和零件底面具有倾斜角度，能够降低刀尖对零件造成的影响。同时，对于零件曲面的不同，分别选择Cavity―mill中Ar.eaMilling、SurfaceArea、Boundary进行加工。
3.3选择合适切削用量
在加工中，技术工作中还应该对切削用量进行控制，首先，应该对每齿进给量进行选择。假设fz表示每齿进给量，r表示刀尖半径，Ra表示表面粗糙度，那么三者之间的关系可以表示为：r2=（fz/2）2+（r-Ra）2。那么表面粗糙度表示为Ra=fz2/8r。其次，应该对主轴的转动速度以及切削速度进行控制，主轴的转动速度为：n=（vc×1000）/（∏×Dc）；切削速度表示为：vc=（∏×Dc×n）。在上述公式，vc表示切削速度，（m/min）；n表示主轴转速，（r/min）；Dc表示刀具直径，单mm。在粗加工时，切削余量很大，要根据所使用的刀具以及每齿进给量数值，采取合理措施，保证削力呈现减少趋势，高速切削线速度要控制在300m/min以上；精加工时期，还要对表面粗糙度进行研究分析，高速切削线速度应该控制在450m/min。还要对F值进行选择，F=s×f，s=（vc×1000）/（∏×Dc）。在公式中，s主要指的是主轴转速n，单位为r/min，f为每齿进给量，单位为mm；以机床性能参数依据，精加工过程中，在已知f的情况下，很容就可以求得F的值。
4结语
根据加工经验与查阅的大量相关技术资料得出结论，在加工中，应该积极度从加工程流程、刀具、铣削方法、铣削工艺、切削用量等方面进行控制，制定有效改进措施，并且还要明确加工需要注意的问题，积极采取预防策略，才能保证复杂薄壁异形零件的加工质量，促进我国航天事业的发展。
参考文献
[1]周敏，魏加争.一种薄壁零件数控车工加工工艺[J].科技创新导报，2011（12）：106-107.
[2]张雅琼.薄壁零件车工夹具没计[J].中国高新科技企业，2010（8）：37-36.
论文作者:王振明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/29
标签：加工论文; 零件论文; 薄壁论文; 刀具论文; 速度论文; 质量论文; 铣刀论文; 《防护工程》2018年第10期论文;