浅析如何提高薄壁零件的加工质量

纪微微　李鑫

摘 要：文章主要针对当前薄壁零件的加工方式进行了介绍，并叙述了当前影响薄壁零件的加工质量因素，同时借鉴国际先进生产经验，指出我国薄壁零件该如何提高自身技术水平。

关键词：薄壁零件；加工质量；工艺

1 传统工艺

薄壁零件在加工上相对比其他的零件要困难，因而其生产工艺的发展受到了限制，但是经过技术人员的研究努力，想要提高薄壁零件的精度还是有可能的。针对一些精度要求高的零件，传统的制作方式主要采用车铣刨磨四种加工方式，虽然生产效率并不能达到最佳状态，但是仍旧为各行各业的零件生产源源不断的提供零件。一直以来对影响薄壁零件加工精度的因素进行很多的分析，不断有工艺措施得到了实施和完善，从而确保了零件的加工质量。

1.1 精度的影响因素

工件的加工精度主要指零件的实际形状、尺寸以及表面位置等参数是否同实际设计的参数要求相一致。其中会对加工精度有所影响的条件有：毛坯的刚性；半成品或者毛坯在形状上存在问题；切削力作用影响；加工设备刚性差；加工过程中受到热能影响，使得零件出现了形位误差；切削振动；加工后零件中的残余应力；由于零件中存有残余应力，因而在进行运送、存储以及装配和调试时受到外界环境影响而发生形变。

1.2 工艺控制

1.2.1 工艺路线的选择

在薄壁零件的加工过程中应当重点对工艺进行分析，并针对加工过程中薄壁零件的变形规律进行研究，从这两方面进行切入，着重对加工过程中如何保证工件质量防止变形展开分析，确保零件的加工質量能够达到设计标准。主要的加工阶段包括以下几步：首先准备毛坯，其次进入粗加工阶段，最后进行进一步的精加工。而在粗加工和精加工之间可以通过适当的半精加工对工件进行处理，主要目的是为了消除加工过程中所产生的切削力以及夹紧应力，适当的半精加工也能够有效消除另加自身的残余应力。通过中处理方式不但可以暴增零件的精度，另一方面也可以保证零件在进行装配和调试过程中可以保证稳定性。合理的工艺路线在薄壁零件建工中具有重要的价值，通过对加工方法以及流程合理科学的改进能够进一步提高工件质量。

1.2.2 提升刚度

薄壁零件由于其自身的材料以及工艺要求，就决定了其自身的刚度会相对较差，因此通过对薄壁零件刚度继续提高可以有效的消除加工过程中由于加工动作对工件精度的影响，同时也可以消除加工振动，这是提高工件质量以及精度标准的关键。从一般角度进行分析，零件在完成设计后，刚度不会再发生改变，除非遇到特殊处理吗，因而在结构刚度提升方面具有一定的困难。通过对薄壁零件进行位置确定，对夹紧方式进行确定，并对切削用量以及切削方法进行控制，从而提升零件刚度。最后，适当的增加工件的壁厚可以有效增加刚度。所以在加工过程中可以通过浇灌以及胶粘的方式增加零件的刚性以及对零件进行加固。

1.2.3 适当的装夹

对零件进行装夹可以从夹紧和定位两方面进行分析。定位使得零件稳定的处在某一个状态，通过三点定位的方式将零件固定在某一平面中。夹紧力一般都作用在定位点上，因而要求零件在这一点具有适当的刚性和强度。定位点越小，在加工过程中，零件的精度就越高，但是考虑到夹紧力问题，则接触面越大越有利。如何才能够既获得最大摩擦力又能够减少接触面积，是装夹环节的技术重点。零件的精密加工过程中，夹紧机构可以对夹紧力进行调整，确保切削力可以最小。所以影响对夹紧机构以及刀具的施力情况进行分析，对变形力大小和作用力的方向进行预估。

1.2.4 切削力要适中

刀具在切削过程中会受到外界的作用力，即切削力，这种切削力往往并非是由一个力构成，而是由多个分力共同构成的空间合力，而在零件加工的过程中，切削力是造成零件变形以及工件振动的主要因素。切削力大小会受到以下因素的影响：刀具形状、工件硬度以及切削用量和切削过程中所使用的冷却润滑液。

2 数控补偿加工

在目前加工系统中，典型的数控加工过程分为3个阶段：（1）离线零件编程（加工前）：（2）在线加工和监控（加工中）：（3）检验处理（加工后）。解决复杂薄壁零件高效精密数控加工关键技术主要涉及以下2个方面：一是五坐标NC编程与防干涉技术。包括通道分析、通道加工对接域确定、最佳刀轴矢量确定、刀轴矢量光顺以及刀位轨迹生成和验证等。二是切削过程物理仿真与变形误差补偿技术。包括高速切削机理研究、切削力建模、残余应力预测以及切削路径和参数优化等。

3 振动切削加工

振动切削是一种新型的非传统加工的特种切削加工方法，按振动频率可分为低频振动切削（20～150Hz）和超声振动切削（15～35kHz）。它是给刀具（或工件）以适当的方向、一定的频率和振幅的振动，以改善其切削功效的脉冲切削方法。另外，与传统切削相比，超声振动切削的小切削力、低切削温度更适用于薄壁零件的精密加工，能有效地提高薄壁工件的加工精度和表面质量。

4 高速切削加工

对于不同的工件材料，存在一个切削速度范围，在这个范围中，由于切削温度过高，刀具材料无法承受而不能进行加工，故该速度区域被称为“死区”。当切削速度超过“死区”以后，随着切削速度的增大切削力会下降，切削温度也会降低。近20年来由于工业发达国家的大量投入，高速切削加工技术及装备均取得了突破性进展。目前高速切削技术已在航空航天、汽车工业、模具加工等行业得到广泛应用。

5 结束语

我国在零件加工行业大多还是沿用传统的加工方式，虽然也引进了世界先进的加工方法，例如超声振动切削以及高速切削，但是由于研究时间较短，因而技术水平相对较低，尤其在薄壁零件领域技术仍旧落后，正是由于对加工机理的研究较少，因而高速切削技术的发展时间相对较短。所以，我们应当积极的探讨世界零件加工行业先进的成型工艺以及加工技术，这对于我国薄壁零件的加工水平的提高有着促进作用，同时能够大大缩短我国的加工行业同国际水平之间的差距，具有重要的价值和意义。

参考文献

[1]徐可伟，陈斌，朱训生，等.薄壁零件的超声振动精密切削研究[J].航空精密制造技术，2001（04）.

[2]孔金星.低刚度薄壁零件的精密加工[J].工具技术，2003（12）.

[3]徐可伟，陈斌，朱训生，等.薄壁零件的超声振动精密切削研究[J].航空精密制造技术，2001（04）.