数控铣精密薄壁零件加工工艺探讨

李志强

(广东省东莞市机电工程学校，广东 东莞 523846)

数控铣精密薄壁零件加工工艺探讨

Study of CNC milling of thin walled parts processing technology

李志强

(广东省东莞市机电工程学校，广东 东莞 523846)

在我国薄壁精密零件机不断革新发展，实际应用具有很久远的历史。其主要特征表现在对精密度具有很高的要求、零件的自身结构也极为复杂等。在实际操作中，根据精密薄壁零件不同的结构特点以及不同工序的制造工艺，提出改进数控铣薄壁零件的加工过程，通过采用 UG 软件建模，自动编程生成薄壁的加工程序，摒弃以往磨的方式，采用数控铣进行加工薄壁，铣薄壁时要谨记用砂布卷来替代数控铣刀。加工过程要根据零件结构特点，科学合理选择刃具及工具。对于复杂的工艺路线要科学的进行整合调整，使得加工工艺更简捷化。经过大量实践应用以及相关实验测量结果数据分析，此种加工方案是实用可行的。与此同时，还需要不断开发新的数控设备，为以后新机研制过程中，数控铣精密薄壁零件加工提供更多的帮助，奠定基础。

薄壁零件；密封环形齿；螺纹；磨削； 数控工艺；数控铣的放大利用

目前为止，我国在航空航天等相关精密零件制作加工领域投入大量的人力物力，呈现出向前发展的趋势。因此，精密薄壁类零件在市场下的需求量更加线的供不应求。精密薄壁零件其主要特点如下：因零件较为精密，致使零件壁厚度特别薄，精确度要求极高，主要体现在对尺寸大小以及位置上，不足之处达不到足够高的结构强度，刚性较其他零件较低，去余量比较高；当对此类零件进行精加工时，经常会出现让刀及振纹，零件容易发生变形，导致壁厚产生差异，精度也很难把控。以下研究主要是在精密薄壁零件的基础上，最先从加工工艺内容出发，使用精密的机床、不同类型的刀夹具以及科学可行的工艺路线相关设计等等，结合 UG软件，生成三维建模，然后经过研发人员后期处理，最终以程序的方式运行，为了使得工艺工序更简捷，以精简的方式进行有效合并。最后提出了以铣削代传统的磨削加工方法， 选择使用砂布卷带取代数控铣刀的工艺方法。最终目的是能够研发加工出更加精密的薄壁零件，精度方面有质的改变，加工效率质的飞越。

图1 精密薄壁零件详图

该零件主要是一个配合连接碗形类零件，径向最大处尺寸达到Ф101 mm，轴向尺寸最大处达到 205 mm。车加工作业面是 Ф30 孔和R47.9 圆弧，铣加工作业面是 R46.9 弧面，壁厚精确到 l mm，表面粗糙度按照规范要求为1.6， 同轴度取0.05，并带有 M4×1.5螺纹， 后面是12个R10 内槽及环形齿相连接。采集零件图纸的相关详细要求数据，通过 UG 软件，技术

1 薄壁零件分析

加工的精密薄壁零件的详图1如下所示。

人员直接生成零件三维模型，能够大大提高加工进度。

对于精密零件来说，其加工工序发杂，尺寸各不相同，相关的规范要求也极为苛刻，加工复杂且困难度较高是该件特别需要攻克的难题。在进行加工过程时，对于主轴转速也有具体严格的规定，刀具的选择以及使用要求也要按照相关的规范要求。零件加工时，最难攻克的难题是出现让刀及振纹现象。因此，技术人员在进行编程计算时，要达到极高的精准度，工方法以及加工步骤也需要给予重视。

2 设备选用

根据本零件结构特点以及相关的加工工艺要求，选用的机床主要以普通车床、 数控车床和数控铣床为主。夹具选用最新研发的薄壁精密零件机加工真空吸附夹具（如下图2）及辅助支撑工装。

图2 薄壁精密零件机加工真空吸附夹具的结构图

在进行刀具选择时，以硬质较高的合金刀优先，主要包括 90°外圆车刀，镗孔刀和Ф29 mm钻头。 因为该类环形齿有很大的加工难度，无数控铣特定的刀具，可采用更改刃具的方式来完成，因零件的具体需求而定。把现有卧铣刀加心棒和数控 BT40 刀头合并一起完成，如图 3 所示。对零件进行有效地磨削以及抛光工作。

对于量具的选择，主要是通用的量具。

3 工艺设计分析

3.1 毛坯的选择

将材料选择为 GH625高温合金，究其原因是该材料的冷热成形性能极好。本零件大都为轴类零件，属于中批生产，为了缩短研制周期，毛坯种类定为圆棒料，尺寸为Ф220 mm×120 mm，当进行零件的内外加工时，都可以采用切削的方式。

图3 卧铣刀加心棒与数控 BT40 刀头

3.2 工序的相关安排

该零件毛坯为棒料，为了方便装夹，取定位装夹基准直径为Ф50，采用 Ф220 mm 棒料的外圆柱面为粗基准车削， 车Ф85、Ф165、Ф210 尺寸以及钻孔Ф29， 然后把粗车后的外圆柱面和长 105 两端面作为精基准和定位基准。钻孔去余量（ 因该零件的薄壁余量比较大，设计要求需确保环形齿的有效加工，因此要科学合理去余量），为了减少出现变形可选择使用内外交叉的加工法。铣加工首先加工环形，为了避免让刀，改进卧铣刀使其更具连续性，然后是粗铣薄壁R46.9，为了满足刀振纹留（0.1～0.2） mm 的加工余量要求，可以采用数控铣磨削加工，薄壁处要确保每个部位尺寸的精确度以及相互位置设定要求，精铣薄壁1 mm， 铣圆弧连接（ 加工余量大可用宏程序） ， 加工 12 个 R10 连接内槽及 M4×0.5-6G 螺纹（切屑方式由下到上） 。最后进行铣抛薄壁，整体要抛光将毛刺去除。通过对以上工具工序分析，结合本零件的结构特点以及工序的复杂程度，对零件的加工工序可安以下步骤进行：先车定位装夹基准一粗车外轮廓钻孔一精车外轮廓及孔一平端面去余量一铣环形齿一铣薄壁一铣圆弧一最后铣螺纹。

对于此次零件，铣加工更能够有效地利用磨削工具，进而免除了祛除毛刺以及抛光的工序，减少了加工工序步骤，可直接清洗、包装，通过最终检验后便可进行使用。

3.3 确定零件的加工余量

零件通加工余量的确定，主要是通过查表法。工序余量与毛坯余量的确定方法雾太大差别，以查表法

为主，该方法较其他方法更灵活、方便，准确性也较高。因毛坯选择为圆棒料，根据其尺寸寸，参照相关的加工余量表，可确定出车削时为101 mm，端面余量 l mm，铣削时，薄壁轮廓加工余量为 （0.1～0.2）mm

4 结束语

总而言之，为了能够改进新的方法来加工精密薄壁零件，采用数控铣削加工方法是科学可行的。在实际精密零件加工中，有力证明了数控铣方法加工不仅能够提高零件的精确度，还加快加工进度提高加工效率，满足生产、质量等多方面的规范要求。在加工过程中，引用新的程序，有效整合的加工工序，增加设备使用期限，还大大减少了零件的循环周期，在提高薄壁零件的实际加工质量方面起到了决定性作用。同时，适应了时代发展需要，淘汰了传统的加工方式，产生了以铣削代替磨削的新型加工方法，减少了多种弊端，使得加工过程中很少出现零件的变形，为了实现薄壁零件的加工开辟了崭新的道路。

[1] 辛虹．系列零部件三维参数化设计方法研究[J]．机械设计与制造， 2013(4）： 202～204.

[2] 黎月明， 郭拥军．航天器典型薄壁件精密加工技术研究[J]．航天制造技术， 2011(1）： 29～33

[3] 贺信菊．多孔多曲面复杂零部件有限元建模技术[J]．机械设计与制造，2012（8）：

[4] 曹岩，董爱民， 李云龙．航空薄壁零件数控铣削加工仿真与误差控制[J]．机床与液压， 2008(9）∶30～32.

[5] 高翔，王勇．薄壁零件精密数控铣削关键技术研究[J]．机床与液压，2009 （9）： 14～17.

[6] 王凯， 梁岩里， 赖小明．精密薄壁支架零件高效防变形工艺研究[J]．航天制造技术， 2011 (5）∶10～15

[7] 李铁钢．车铣复合集成数字化制造技术[J]．组合机床与自动化加工技术，2013(2）∶121～123.

[8] 成宏军．基于 ABAQUS 的叶片精密数控加工夹具的优化设计[J] ．机械设计与制造， 2013(2)∶254～256.

(R-03)

TQ320.667

1009-797X(2016)22-0031-03

B DOI∶10.13520/j.cnki.rpte.2016.22.011

李志强（1985－），男，学士学位，主要从事数控加工和3D打印方面研究工作。

2016-10-19