关于薄壁零件的加工中心铣削加工

前言

薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。世界大赛、国家省市比赛，技能鉴定都有此子项目。但薄壁零件的加工是铣削中比较棘手的间题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，造成壁厚上厚下薄尺寸超差等问题。薄壁零件铣削时变形是多方面的。装夹工件时的夹紧力，切削工件时的切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，使切削区温度升高而产生热变形。影响薄壁件加工精度的因素：受力变形、受热变形、内应力变形、加工振动加工振动切削力和切削振动及装夹力。

本人从刀具选用、切削参数选用、工序安排、走刀路线的确定等方面展开研究，控制产品的加工变形。现以薄壁零件为例（如图1所示），材料紫铜，简述数控加工中为控制和减小零件变形所进行的工艺分析、所米取的措施和编程加工。

1、薄壁零件图样工艺分析（图1)

⑴总体尺寸是75X75X40mm;

(2方台上排列着四块薄片状的结构块，厚度为2.2mm,最高的高度有 20mm；

(3 )加工精度公差要求为 ±0.025mm;

(1) 薄片顶面为完全倒圆角曲面。

2、控制零件变形工艺措施

2.1刀具选用

刀具直径越大，产生的径向切削力也相对大些，所以在满足刀具长度的条件下，选用直径较小的刀具。刀具要进行深度加工，还要考虑刀具的长度和材料，确保刀具的强度，避免在切削时因刀具的强度不足引起刀具的径向跳动。故本薄壁零件粗加工选D6平底端铣刀，薄壁侧面精加工选 D4铣刀。刀刃要锋利，以减小切削九

2.2切削参数选用

优先选用高速加工，转速高、背吃刀量小的方法以减小切削力。现以薄壁为例：（1)径向切深和轴向切深。从切削力、残余应力、切削温度等方面考虑，采用较小的轴向切深和较大的径向切深是有利的。径向切深ae<0.5D,D为刀具的轴向切深ap=(0小0.5)D。⑵每齿进给量。查表粗加工时取0.3~0.5mm,精加工时取0.1~0.2mm。⑶切削速度。根据紫铜工件和硬质合金刀具性能，查表或计算,D6平底端铣刀，主轴转速为3500「/min,精加工选D4铣刀10000r/min。⑷进给速度D4主轴转速n高达10000「/min,根据进给速度计算式Vf=fzZn/1000(Z是铣刀齿数)，可以算得本次高速加工时vf=1m/min,大大高于普通速度铣削。小轴向切深、大进给速度是实现减小加工变形、提高加工质量和效率的一个基本前提。

2.3工序安排

⑴该工件薄壁加工中,先加工薄壁顶面再加工侧面。反之，在加工中易出现薄壁受力变形、让刀等现象。（2)粗精加工分开原则。依据粗精加工分开原则，故本薄壁零件薄壁侧面分粗加工、半精加工和精加工三步，薄壁粗加工采用D6平底刀,侧边留余量1mm,目的是要快速高效地去除工件的大部分余量，所以加工的速度相对较快，工作的受力也相对大，为了保证在开粗中薄壁零件不变形，也为后面半精加工提供足够的薄片强度支撑，在薄壁粗加工中，留有足够的加工余量1mm。

2.4走刀路线

⑴对称分层加工。单面切削板类零件会破坏了工件拉应力、压应力的平衡，工件便会产生弯曲变形。对称加工能使工件相对的两面产生的应力均衡，达到一个稳定状态，加工后工件平整。对称分层铣削。均匀释放应力，对称释放毛坯初始残余应力，减小零件的加工变形。在处理厚度两面都需要加工的板类零件，可以通过上下两面消除余量均等的原则，施行轮流加工处理，即在上平面去除_定的余量，然后在另一面中也去除相同的余量。在零件加工过程，轮流的次数越多，应力释放就越彻底，零件的变形越小。高速加工时用稳定切削用量实施对称加工。故本人在薄壁零件薄壁半精加工和精加工中采用"深度优先''策略可使薄片四周受力平衡，类似等高加工。粗加工用型腔铣刀路开粗，采用"层优先”策略。

(2)刀具切入切出工件的部位和层与层间的过渡连接处处理。在铣削加工薄壁零件时，刀具在此处的切削力会产生显著的突变，极易造成产品变形。解决的办法是细化刀具路径，即在走刀过程中，保持刀具切入角恒定，减小刀具在此处的径向切厚,附加走刀路径，从而避免切削力的超值突变。故本人在薄壁零件细化刀具路径处理应用于刀具切入切出工件的部位（图6)、层与层间的过渡连接处。细化刀具路径后，有效地保持了稳定切削，避免了因切削力突变而引起的加工变形和切削振动。

⑶铣削方向。铜材料硬度较低，表面无硬皮，采用顺铣时切削厚度由厚变薄，在刀具刚刚接触工件时，后刀面与工件之间的摩擦较小，不易产生振动，会明显降低切削力，而且有利于形成切屑、保持切削过程平稳以及提高加工切削速度。用顺逆混合铣会给工件带来冲击力。故本人在薄壁零件薄壁精加工时采用顺铣。

3、编程加工方法

3.1薄壁零件粗加工

用自动方式创建一个四边75mm的加工毛坯，用型腔铣刀路开粗 (如图3所示),采用D6平底刀，侧边留余量1mm,底面留余量0.2 mm, 主轴转速为3500「/min,进给速度为2000mm/min,薄壁轴向切深为 0.6mm。

3.2基准台侧面粗加工

平面铣的底面壁加工法即可，侧面余量为0.3mm。刀具D12,转速 2200「/min,进给1000mm/min。

3.3基准台侧面精加工

平面铣的底面壁加工法，侧面余量为0mm。刀具D4,转速10000「/ min,进给1000mm/min。

3.4基准台上表面精加工

主轴转速为10000「/min,走刀速度为1000mm/min,D4mm平底刀具铣加工基准台上面时，为预防刀具碰切到薄片侧面，所以设定侧面的余量为1mm,顶面为0mm,合理设置公差，以平衡加工精度和电脑计算时间。开粗时，公差设为余量1/5,光刀时，公差设为0.01内、外公差为 0.001mm。进刀方法为设进刀点从工件外进刀。

3.5薄壁零件顶面圆角曲面精加工编程要点：

⑴R1.5球头铣刀，主轴转速为7000r/min,进给速度为1000mm/min。

⑵轮廓区域曲面精加工的走刀方式（(如图4所示)），强制设定进刀点位于薄壁的最低端。入刀点自动生成，位于薄壁最高处入刀，刀具在瞬间切入是会对薄壁产生较大的压力，也会导致其弯曲变形。
⑶在顶曲面的加工中，取消"在边缘滚动刀具''选项，以对刀轨的边缘向外延伸0.4mm,以获得较好的加工质量。
⑷步距为残余高度0.0005mm;顺铣、往复切削模式；
3.6薄壁侧面半精加工（型腔铣削）
编程要点：
(1)在刀具的选用上，因球刀在加工时与曲面以切线的形式接触，对工件的压力较大，而平底刀与曲面以点接触，所以压力会比球刀小很多，为了进一步减轻切削压力，选刀时尽可能选用刀刃比较锋利的刀，以减小磨擦产生的压力。所以选用加长型D4的平底端铣刀进行加工。4mm 平底刀具,主轴转速为 10000r/min,走刀速度为1200mm/min (图5)
⑵采用"深度优
先的切削模式；铣削加工薄壁零件时，刀具在切入切出的切削力会产生显著的突变，极易造成产品变形。细化刀具路径和附加走刀路径是解决的办法,刀具切入切出（图6)以及层与层间的过渡连接处（图7)。
3.7薄壁侧面精加工（型腔铣削）
技术要点：
⑴刀具D4,转速10000「/min,进给1200mm/min;
⑵精加工中通过测量改变刀补；
⑶最后_刀，光刀。
4、结论
薄壁零件铣削加工时，对工件进行工艺分析和加工方案优化，是非常重要的_个环节。为了保证薄壁零件加工过程的平稳和加工品质，控制切削变形，应该着力调整工件装夹方案；做多一点工序，减少空刀时间；刀具选用，工件太高时，应分层用不同长度的刀开粗；优化走刀策略与加工顺序，提高工艺系统的刚度，在此基础上选取合理切削参数，采用高转速、中进给、小切深、多次分层顺铣、环切走刀的铣削方式，从而尽可能地减小切削变形，提高薄壁零件的尺寸精度和加工效率。该零件采用此种方式加工，既保证了加工质量，缩短了生产周期。同时也可为同类零件的加工提供借鉴和一些参考。

本文由伯特利数控整理发表文章均来自网络仅供学习参考，转载请注明！

关于薄壁零件的加工中心铣削加工

加工中心 数控加工中心 CNC加工中心 数控机床相关内容

微型五轴加工中心的设计

双转台五轴加工中心动态特性分析及薄弱环节

双转台五轴加工中心旋转轴位置无关几何精度

铣削负载与位姿相关的五轴加工中心多体动力

木工五轴加工中心实木家具加工质量分析

产品中心

U260T五轴钻攻中心

U350V五轴加工中心

U500S五轴加工中心

联系我们

关注官方微信

关于薄壁零件的加工中心铣削加工

加工中心 数控加工中心 CNC加工中心 数控机床 相关内容

微型五轴加工中心的设计

双转台五轴加工中心动态特性分析及薄弱环节

双转台五轴加工中心旋转轴位置无关几何精度

铣削负载与位姿相关的五轴加工中心多体动力

木工五轴加工中心实木家具加工质量分析

产品中心

U260T五轴钻攻中心

U350V五轴加工中心

U500S五轴加工中心

联系我们

关注官方微信

加工中心数控加工中心 CNC加工中心数控机床相关内容