.薄壁件數控銑削加工環節問題

            在薄壁零件數控銑削加工中，為了獲得高質量的薄壁零件，一般采用精細加工。

由于薄壁零件本身結構比較脆弱，為了獲得高精度、高質量的零件，需要對其內部結構進行分析，設定切削力或選擇刀具等工藝，保證操作過程不會對零件本身造成任何影響。

              這一過程可能造成比較高的誤差率或者破損率，例如切削力參數設計不準確導致實際生產加工薄壁件的過程中存在與規定參數的差異點，使切削速度超過了薄壁件外表面層的承載能力，造成薄壁件的變形。

同時，生產中的銑刀也可能因長時間的加工而出現過熱問題，薄壁件本身外表面的熱承載效率比較低，其熱應力作用的極限值高于刀片或薄壁件的承載極限值，就很容易產生熱變形。

             在后期的加工調整過程中，應深入分析數控銑削加工中存在的問題，結合操作工藝，改進薄壁件的生產加工程序。

2、薄壁件數控銑削加工出現問題的原因

             由于薄壁零件內部結構的復雜性，在加工時很容易出現各種問題。數控銑削加工中，薄壁零件可能產生的問題比較多，主要原因是加工工藝和零件本身的承載性能存在差異，導致零件在生產過程中出現斷裂或者微變形。

從零件生產情況來看，技術工藝應用過程中可能出現以下問題：

(1) 切削熱問題。 刀具高速旋轉或切削等都會產生熱值，會對薄壁零件內部的材料或結構產生影響，進而產生變形問題。薄壁零件的材料結構和形狀特殊，使薄壁零件因為加工熱的影響而產生相應的變形。

(2) 應力負荷問題。 刀具長期的磨損會造成薄壁零件表面的損傷。銑削刀具是連續消耗產品，長時間的運轉方式，內部結構可能被破壞，一旦刀具表面出現缺口，對零件的影響是致命的。

(3) 操作問題。 薄壁零件裝夾過程中，操作不規范會導致零件變形。薄壁零件內部材料較薄，脆性較大，如果夾具裝夾過程不遵循零件本身的物理特性，就會產生變形問題。

(4) 刀具降低方法不當問題。 下刀方法或參數設置不當都會導致制件變形，如果下刀方式有誤，還會毀壞薄壁制件。

           例如在生產過程中，如果下切刀的位置在制件的末端，則很容易因切刀速度快慢或者逆序切割方法之間存在誤差而導致制件質量不合格。

薄壁件數控銑削加工工藝的應用

1.基于零件力學特性的工藝

           零件加工的影響因素有機械剛度系數、幾何精度系數、刀具振動系數、刀具磨損系數、工件熱變形系數等。

           在對薄壁零件進行數控銑削加工時，主要考慮的是刀具對零件加工可能引起的熱影響。

同時，刀具在切削過程中，其所呈現的力學性能也可能造成零件回彈現象，引發刀具的讓刀問題，降低零件加工的精度。

           一般來說，航空鋁合金材料對應的彈性模量為70~73MPa，該值比鋼材的彈性模量小，屈服強度也比較大，在加工時容易產生回彈，特別是大型薄壁件。

           實際加工過程中可能產生的切削回彈參數比較大，應針對不同類型的薄壁零件調整加工參數，合理設置數控銑削加工參數，在設置工藝流程的基礎上，盡量減少加工過程中產生的變形問題。

同時，加工過程中應根據加工變形的控制，實現不同切削力參數或裝夾工藝、加工輔助設備的調整。裝夾期間，應按照切削用量來定義參數，當切削用量較大時，要引入粗加工的工藝思路，逐級切削切除量，減少加工量，為后面的精加工工序預留相應的加工余量。

            在粗加工完成后，薄壁零件需要進行熱處理工藝，充分排除零件內部的殘余應力，為后期精加工工序的實施提供基本保障。                                                                                                                                                                                                                                                                             

2. 基于生產工裝和加工順序的工藝流程

          薄壁零件數控切削加工時，刀具的選擇、刀具生產過程中的彈性和塑性變化、以及零件材料等都有很大相關性。

           如果想要降低刀具與材料本身摩擦產生的熱量，就需要根據工件不同部位的加工或者受力情況，分析生產過程中可能存在的熱變形問題，再結合實際生產指標，盡可能的把當前工序可能存在的殘余應力控制在合理的范圍內。

          例如，在加工鋁合金薄壁零件時，一般需要將殘余應力厚度值限制在0.1mm以內，如果這樣的厚度值超過了其極限值，其零件殘余應力將無法全部排除，在后期外力作用下很容易產生變形問題。

同時，零件加工時，根據精加工工藝的要求，需要對零件厚度進行逐級減少，當零件厚度減少量超過2mm時，需要分析零件加工切削過程中殘余應力的影響。

另外，數控銑刀在走刀過程中，零件本身的殘余應力也可能影響走刀精度，或在切削過程中產生多熱現象，使數控銑削加工在執行過程中存在較多的差異性問題，甚至可能使加工精度降低。

在實際加工過程中，應分析數控銑削加工過程中可能存在的差異，針對不同的切削量或刀具、零件應力狀態選擇相應的加工模式，如小切削加工模式、分層加工模式等，并配合刀具的行走過程，保證數控銑削過程中應力產生與消除的穩定性。

         例如在大面積腹板的加工過程中，可以采用循環走刀的方式對腹板進行逐級循環加工，然后結合工件在加工過程中的受力變化，分析其是否符合加工過程的平穩性及可靠性，進而提升工件的使用效果。

在此過程中，應盡可能避免刀具在加工過程中出現急停或急轉彎，盡可能保證轉角區域的圓弧過渡，如通過控制進給速度、切入和切出的鉸接操作等，增強切削的平穩性。

在按照規范的工藝進行操作時，應結合加工中可能出現的變形問題，確定工件的質量及其效率是否可以在既定的數控銑削加工工藝流程下，在維護的理論基礎之上，逐步通過工藝流程確定生產機理，增加設計與實際生產之間的精度，避免生產中零部件發生變形問題。                                                                                                                                                                                                                                                                    

3. 基于銑削參數的工藝流程

          在數控銑削加工過程中，需要對薄壁零件的切削參數進行分析，切削參數會影響薄壁零件的精度，因此在數控銑削加工過程中，應慎重選擇切削參數。

數控銑削加工過程中，刀具產生的切削力作用及刀具作用于薄壁零件表面產生的切削熱相對較高，要進一步提高切削精度，需要對刀具加工材料、零件材料、數控系統進行調整，有效防止外界約束引起的加工誤差問題。

數控銑削加工用量應根據現有的加工指標指標進行設定，并分析現行加工設計與實際加工結果之間的關系，判斷其是否與預先預測的基準相一致，結合生產率、成本等可控性因素進行同步驅動控制，在數控加工過程的編程程序與生產條件之間找到平衡點，進一步明確刀具選擇、加工路徑、切削速度及進給參數等，提高生產效率，降低刀具運轉時的磨損率。

除了切削參數的選擇外，需要考慮的一個重要影響因素是工件裝夾方案，因為它很容易導致薄壁零件在加工過程中發生變形。

         刀具在裝夾過程中，工作人員應結合薄壁零件的生產結構，分析銑刀加工過程中的受力變化點及熱變形因素，結合零件本身的薄弱部位，明確工件的定位形式和裝夾形式，盡量減少工件生產過程中因外界應力變化而產生的變形，從而提高薄壁零件的加工精度。

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