薄壁零件数控加工工艺质量改进方法

郁晗

（无锡工艺职业技术学院，江苏 宜兴 214200）

0 引言

数控技术在薄壁件加工中的应用日益成熟，极大地促进了我国制造业的发展。但是，就薄壁零件加工现象而言，存在薄壁零件加工不良率高、质量差等一系列问题，从我国制造业的长远发展来看是非常不利的[1]。因此，数控技术在薄壁件加工中的应用，应为加工技术质量的不断提高奠定基础。机械零件的加工过程由多个部分组成，其机械工艺的研究对我国经济建设具有重要意义。目前，由于我国高密度机械厂的发展已不能满足实际发展的需要，我国制造商的生产正逐步向高精度发展转变[2-3]。目前的机械技术是自动化、智能化，另外，为了保证机械产品的质量，降低机械产品的生产和研发成本，提高机械产品的生产效率，机械零件的工艺过程应该重点研究[4]。

1 薄壁零件数控加工工艺的探究

1.1 加工工艺分析

在数控生产过程中一些薄膜零件的质量分析初期，可以看出，一些薄壁零件独特的结构尺寸和高精度的质量要求严重影响了工艺流程。此外，一些薄壁件的质量问题，如结构刚度低、易变形等问题更为突出，这使得CNC生产过程中对薄壁件的质量要求更加严格。

1.2 加工工具分析

在用数控加工设备加工各种薄壁零件的同时，为了有效保证薄壁零件数控加工作业的质量，刀具的选择对于工作的顺利开展非常重要。用户在选择和使用特定产品的过程中，需要对所用工具的实际工作型号、零件和技术指标等各方面进行详细分析，以有效保证工作精度、强度、尺寸比和稳定性。在此研究的基础上，各种薄壁套筒式刀具的设计参数数据应结合其他模型进行分析，并在设计中增加薄壁刀具设计切入次数，提高薄壁刀具CNC加工工艺的真实性和可靠性[5]。

2 机械加工薄壁零件的特点

在薄壁零件加工过程中，必须注意影响精度的因素，确保满足加工的预期要求，制定更完整的薄壁零件加工计划。以下是影响加工精度的主要因素：

（1）工具的基本质量。刀具的质量和使用的难易程度直接影响到加工操作的效率。外力对刀具的影响和变形程度也有影响。

（2）机床的几何精度和刚性。作为一个基本参数，整体水平对薄壁零件的加工质量有不同程度的影响。

（3）夹具的基本结构和强度。在加工薄壁零件时，装夹方法也起着不同的作用。

（4）切削过程中冷却液的成分。

3 影响薄壁零件质量的因素分析

3.1 切割方式的选择

在切割薄壁零件时，必须选择合理的切割方法，避免对零件加工工艺的质量造成影响。因此，应结合薄壁零件的实际要求，选择科学的切削方法，从而提高零件的切削精度，例如，在粗加工薄壁零件的过程中，选择“渐进式”加工方法，可以确保切刀运动轨迹的标准化，提高切割的均匀性。

3.2 零件精度受夹紧影响

零件的精度受零件本身刚度的影响，薄壁零件的加工需要选择合适的装夹位置并考虑零件的受力和应变。现在有专门的扣件来减少安装造成的变形，但还是存在影响因素。因此需要提高零件材料的刚度，以减少夹紧的影响，这要从材料的选择和制造开始，由于成本相对较高，工艺复杂，通常在加工过程中添加一些厚涂层。装夹工具对各种加工零件通用，不是为其他零件设计的，特别是薄壁零件的加工，各种外观都难以匹配，只能勉强装夹，造成加工过程打滑和受力不均变形。

3.3 切割精度受切割参数影响

在实践中，切削力已被证明受多种因素的影响，当控制其他几何参数而不改变它们时，切削角度对零件变形的影响最大。通过适当改变切口的前后角度，可以有效地减少摩擦和变形，降低零件的误差，确保零件的加工精度得到有效提高。在确定刀具的几何参数时，切削速度、进给率和切削宽度对切削精度的影响较大，主要是这些切削参数的变化根据材料的不同产生不同的影响，并且影响摩擦力，在加工过程中难以将材料的变形精确控制在一定范围内，是目前机床加工技术中需要改进的领域。

3.4 切割方式和路径的影响因素

在加工薄壁零件时，对加工精度和工艺质量影响较大的因素包括走刀路径和走刀方式。传统的切割方法通常使用粗刀完成一次处理，然后进行修复。这种切割方式在达到工件的精度上有一定的难度，而且如果切割方式比较粗糙，后期修正的难度就增加了，增加了工作时间、人力和物力，难度较大，确保满足高质量的加工要求。在加工薄壁零件时，由于零件变形而无法随时间改变刀具路径会增加零件的变形，这与传统工装方法的单一局限性有关。在改进CNC加工工艺时，要注意运动，刀模和路径的优化设计，便于实际工作中及时更换，减少零件变形程度。

4 薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法

4.1 保证工艺流程设计的科学性

将数控技术应用于薄壁件的加工，可以在提高零件加工效率的基础上，保证薄壁件的加工质量。可以说，数控技术的应用对于实现零件加工的自动化、智能化是非常必要的。与常规加工技术相比，数控加工技术可以有效降低加工误差，提高钣金件的生产质量。在设计加工工艺之前，需要先分析受力条件，查找导致零件变形的因素，然后进行基面切割，为后续零件的顺利切割提供保证。因此，要提高薄壁零件的加工质量，必须根据实际需要，不断改进零件加工计划。

4.2 改进零件装夹方式，优化零件装夹方案

在CNC加工中，零件的内载荷和夹紧力也是直接影响薄壁零件质量和工件零度的重要因素。对于一些刚性较小的大型薄件，如果在加工薄壁件时夹紧力过大，薄壁件全数控加工时就会产生与零件夹紧力相对应的承载力。一般情况下，需要注意支撑力和夹紧力的零件加工强度的位置不同，一般薄壁零件的加工刚度较小，因此需要持续支撑轴承力，提高薄壁零件的加工强度。因此，如果支撑力作用在薄弱部位的薄壁面上，则应提高薄壁部位的加工强度，相应地，夹紧力是为了降低薄壁部位的刚度。所以在某种程度上，夹紧的力必须施加在刚度较大的薄壁零件的薄壁面上[6-7]。这样，在具有不同变形强度的材料零件的整个表面上提供整个夹紧承载力和总承载力的合理分布，可以科学合理地控制，并且是基于传统的数控。通过控制、人工控制进行各种减薄，墙体整体强度变形潜力最大，控制措施安全可行、科学合理，对有效控制各种薄壁变形非常有效。另外，还需要进一步优化装夹转移位置和装夹工具，在使用装夹卡辅助装夹之前，要对被夹持工件的辅助装夹转接位置进行详细的数据分析，以及不同的应力和变形为了对工件进行更专业的分析，在工件施工时可以考虑使用更先进的工件夹紧传动装置和传动比，如电动膨胀套、辅助夹紧支架和挡圈等，以尽量减少夹紧传动装置与工件装夹时因应力误差可能产生的工件大应力应变，以进行必要的工件加工应力支撑。

4.3 提高切割精度

切割角度或切割方式的选择直接影响切割精度。使用CNC技术加工薄壁零件时，必须先对零件进行夹紧，然后再进行切割。这很容易使零件变形并对后续加工操作的开发产生负面影响。随着零件变形，预设的切割路径会发生变化。为防止上述问题的发生，应注意以下3点。

（1）根据被加工零件的物理特性计算装夹时的角度和力，以减少变形量。

（2）选择合适的支撑点，使夹紧操作不会损坏表面刚度低的零件。

（3）注意误差计算，及时修正切削加工路径偏差，降低薄壁件加工不良率。

4.4 建立最优数控车床加工方案

在薄壁零件加工过程中，很多误差因素是不可避免的，所以要尽可能减少对零件加工的影响。另外，要制定最佳方案，必须全面考虑所有参数，这是为了保证薄壁件的CNC车削质量的关键。生产前，加工人员应分析零件的加工图，根据实际情况选择合适的加工程序和刀具，然后详细细化加工位置、刀具角度和方向、余料方向，提高加工精度。

5 结语

目前，加工技术的发展非常迅速，极大地推动了数控加工行业的快速发展，也被应用于航空航天、机械制造等主要机械加工行业。目前，人们对薄壁件数控加工的要求不断提高，要求比以往任何时候都更好的质量，以满足现代机械工业的当前需求。谈到薄壁零件的CNC加工，影响加工过程质量的因素有很多，包括零件装夹、切削角度、切削方法和路径、加工路径等。需要在掌握这些要素的同时，了解如何提高加工技术，促进行业的持续发展。