薄壁深腔类零件数控加工工艺

0引言

　　薄壁深腔类零件广泛用于一些仪表产品的箱体当中，在以前的加工中经常使用焊接式的机箱，但是由于焊接式机箱在焊接后容易变形，在加工之前必须由钳工校正。而且焊接机箱刚性差，在加工时必须采用专用工装或组合工装来增加工件的刚性。无论是钳工校形还是加工中心补充加工，其加工难度都很大。现在随着随着仪器仪表向小型化方向发展，一些小型机箱采用整体抠制的方法来完成。为了提高效率和保证它的加工精度，在加工中经常采用数控机床加工。

1加工难点

　　薄壁类零件采用整体抠制加工时，加工余量大，材料容易变形。传统的加工方法是采用大直径的整体铣刀粗铣，再用较小直径的立铣刀精铣。由于型腔较深，在加工中，刀具的悬伸比一般超过了5：1，有的甚至达到了15：1，刀具刚性很差，再加上有的工件本身的结构工艺性也很差，因此，在加工中往往会出现颤刀和让刀现象，使工件壁厚不均匀，加工底面时，即使采用了很小的下刀螺旋角度，也会产生折刀现象，严重影响了工件的表面质量和加工效率，甚至造成零件的报废。在精铣时，虽然采用了多次进刀，但由于刀具直径太小，悬伸比更大，颤动更加厉害，特别是底面圆弧处，由于刀具的受力突然增加，往往出现断刀现象，导致零件报废。

2工艺中的处理方法

　　通过对工件和刀具的理论分析，结合试制零件过程中的一些摸索经验，我们在加工中采取以下几种解决方案。

　　2.1 高速加工技术的应用由于薄壁深腔类零件进行整体抠制的时候，加工的余量很大，为了提高加工效率，采用高速加工。高速切削是一种轻切削方式，每刀切削排屑量小，切削深度小，但切削速度大，进给速度较传统的方式高5-10倍，随着切削速度的提高，切削力下降，随切屑带走大部分的热量，能获得较好的表面质量。并且现在很多薄壁深腔类零件用做航空航天上，表面质量要求高，不允许有比较明显的变形，因此采用数控机床高速加工，是一种较好工艺方法。

　　2.2 零件的整体刚性和刀具的优化应用高速加工切削技术加工薄壁零件的关键在于切削过程的稳定性。实践证明，随着零件壁厚的降低，零件的刚性会急剧减小，加工变形增大，容易发生切削颤动，影响零件的加工质量和加工效率。为此，我们提出了充分利用零件整体刚性的刀具路径优化方案。在切削过程中，尽可能地利用零件的未加工部分作为正在铣削部分的支撑，使切削过程处在刚性较佳的状态。对于侧壁的加工，在刀具能够承受的范围内，尽量采用增加切宽（ae）、减小切深（ap）的方法。

　　充分利用零件的整体刚性（见图1a图），为防止刀具对侧壁的干涉，可以选用或设计特殊形状的铣刀（比如现在比较通用的缩颈圆鼻刀），以降低刀具对工件的影响（见图1b图）。对侧壁的加工，尽量采用较大直径的刀具来加工，以保证刀具的刚性和稳定性。

　　2.3 进刀方式和走刀轨迹的优化矩形薄壁零件的深型腔加工，铣刀从工件中间位置倾斜（或螺旋）下刀，在深度方向铣到最终尺寸，然后走刀由中间向四周螺旋扩展至侧壁。该方法较为有效地降低了切削变形及其影响，降低了由于刚性降低而发生切削振动的可能，零件的质量和加工效率也有了显著提高。