薄壁深腔类零件数控加工工艺

　　2.4 圆角加工时的刀具路径优化一般的刀具路径，采用的都是等切厚切削，即在一次走刀过程中，径向切深为一定值。但是，在圆角过渡处加工问题较大，在高速加工薄壁结构件时问题尤为显著，可以发现，刀具在圆角处的切削力有显著的突变。我们在试切时发现，刀具在圆角加工时有振动，并且有伴有摩擦刺耳的声音。因为圆弧切削是二轴联动，不能仅改变其中一个方向的铣削参数，在圆弧处最容易出现断刀现象。

　　针对圆角加工问题，我们提出细化圆角刀具路径的方法。在等切厚时，当刀具由直线走刀过渡到圆弧走刀时，切入角θb会增大。

　　对应公式如下：
　　直线切削时（图2） cosθb=1-C1/r
　　圆角切削时（图3）cosθb=1-Cc/r-Cc（r-0.5Cc）/rR
　　式中θb――切入角
　　C1――直边铣削时的径向切深
　　Cc――圆角铣削时的径向切深
　　r――铣刀半径
　　R――刀具中心轨迹在圆角处的半径

　　显然，当C1=Cc时，刀具由直线走刀过渡到圆弧走刀的时候，由于切入角的增大而使刀具与工件的接触面积增大，从而引起切削力的突然增大并容易产生震动。切削力的突变造成刀具和工件的加工变形增大，零件的尺寸误差加大，而切削力的震颤则会在圆角处产生振纹，影响零件的加工质量。为了解决这种问题，我们可以对刀具路径进行优化，可以通过手动改变切削参数，来达到优化的效果。也可以通过CAM软件（如UG等）来设定好加工路线，这样比手工编制更快捷，这也是今后机械加工的趋势。

　　2.5 加工方法的选择工件在试切时，我们发现顺逆的效果要比逆铣时好。因为逆铣时，切削厚度是由薄到厚，在切削刃刚接触工件时后刀面与工件之间的摩擦较大，容易引起振动，在拐角处会出现严重的斜向振纹；顺铣则刚刚相反，虽然顺铣的切削力稍大于逆铣的切削力，但是在切削拐角处不会产生明显的振纹。不过顺铣时切削厚度是由厚到薄，对工件和刀具的冲击力较大，在加工时尽可能减少刀具的悬伸长度和增加工件的刚性。

3典型零件铣削加工时工艺处理方法

　　图4就是一个典型的薄壁深腔型零件（由于是军品零件，为了零件的保密性，省去尺寸和表面粗糙度），制定的工艺路线为：先将零件粗铣一个129×103的通腔，然后进行一次热处理，这样既保证了零件在精铣时的刚性，又释放了大部分的材料应力，减小了零件在精加工中过程中的变形。精铣时，先加工较深一侧的型腔，用未加工部分作为支撑，保证零件的整体刚性。先用?准6的加长钻头（160mm长）钻出六个安装用的孔（这六个孔分布在底面台阶上），再分别选用两把?准20的铣刀加工零件的侧壁，其中一把悬伸较短，加工侧壁的上半部分，另一把?准20的铣刀悬伸116mm，加工侧壁的下板部分，由于刀具直径较大，加工工件侧壁时，刀具还能保持一定的刚性，减少刀具的振动，保证了工件侧壁的表面质量；在铣削型腔圆角时，为了减少工件对刀具的冲击，减小振动，避免在圆角处产生振纹，必须使刀具在切削工件圆角时进行减速，通过CAM软件的参数设定，优化了切削参数（圆角参数优化设定见图4右侧），把切削速度逐步降低到直线铣削时的30%。最后，选用?准12的加长立铣刀进行清角加工，保证工件根部圆角的设计要求，由于工件圆角处已经钻了一个?准6的孔，此时，就可以采用插铣的方式来对工件进行清角。

　　先加工型腔较深一侧的型腔，使刀具刚性最差时，能最大程度的保证工件的刚性，后加工型腔较浅一侧的型腔时，可以选用直径较小的刀具，刀具悬伸也可以缩短，工件内部用衬垫支撑住，既保证了工件的刚性，又减小了刀具切削力，从而使整个零件在加工过程中变形较小，保证了零件的加工质量。在实际加工中，我们采用了这种方法，取得了良好的效果。