1薄壁零件數(shù)控加工的影響因素分析

1.1裝夾因素

對于零件加工而言,零件剛性會(huì)對實(shí)際的加工精度產(chǎn)生明顯影響,要降低剛性因素方面的影響,就要選擇恰當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行裝夾,以確保此項(xiàng)加工工藝的精度能夠滿足實(shí)際要求。在對薄壁零件進(jìn)行數(shù)控加工時(shí),需要選定裝夾裝置和零件的具體位置,根據(jù)實(shí)際情況對引起變形的應(yīng)力位置以及相關(guān)作用力進(jìn)行全面考量和分析,并根據(jù)具體的加工情形選用對應(yīng)的夾具。比如在對薄壁環(huán)形零件進(jìn)行加工時(shí),需要將傳統(tǒng)加工中常用的徑向裝卡方式進(jìn)行合理轉(zhuǎn)變,通常選用軸向裝卡對其進(jìn)行裝夾。在實(shí)際裝夾過程中,采取針對性舉措可以避免零件變形,確保最終的加工精度能夠滿足實(shí)際要求。此外,通過增強(qiáng)加工零件的剛性解決變形問題,其中最簡單也是最常用的就是臨時(shí)增加工件壁厚,根據(jù)實(shí)際情況利用石蠟、松香等向零件的空心位置進(jìn)行澆灌,在完成所有數(shù)控加工環(huán)節(jié)以后,再清除填充物質(zhì)。

1.2切削角度

從數(shù)控加工的實(shí)踐角度來看,如果機(jī)床機(jī)構(gòu)系統(tǒng)以及刀具幾何參數(shù)等保持固定不變,那么切削力會(huì)受其他一系列因素的影響,包括切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量以及切削寬度等,對刀具的前角及后角進(jìn)行合理控制,可以有效降低切削變形及摩擦等問題,良好地控制切削力,從而避免變形現(xiàn)象的產(chǎn)生。此外,在實(shí)際加工過程中的主偏角及副偏角也會(huì)直接影響最終的加工精度,由于主偏角與加工時(shí)的軸向及徑向切削力存在直接聯(lián)系,因此在對剛性較差的零件進(jìn)行加工時(shí),可以根據(jù)實(shí)際情況將主偏角偏向90L,以此對數(shù)控加工時(shí)所產(chǎn)生的強(qiáng)度進(jìn)行有效控制,從而確保最終的加工精度能夠滿足實(shí)際要求。

1.3走刀形式與路線

就零件數(shù)控加工來說,在實(shí)際操作過程中所選定和應(yīng)用的走刀形式及路線對于最終的加工工藝質(zhì)量起著決定性作用,根據(jù)實(shí)際情況對其進(jìn)行合理的改進(jìn)和優(yōu)化能夠切實(shí)提升加工精度,同時(shí)還可以增強(qiáng)零件加工質(zhì)量。對于此類加工方法而言,當(dāng)前階段較為先進(jìn)和常用的兩種方法為一次性粗加工法以及階梯式粗加工法,在諸多粗加工走刀方式中這兩類方法的速度更快、實(shí)際加工效率也相對較高。上述兩類走刀路線通常都是沿高線軌跡以等量均勻的形式進(jìn)行加工,而在傳統(tǒng)加工工藝中,走刀路線基本是沿著斜線方向加工,這樣就會(huì)引發(fā)許多缺陷。對于上述兩類新的走刀路線而言,刀具基于特定方向沿著等高線以平行方式進(jìn)行移動(dòng),可以將零件上存在的多余邊角料有效去除,同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)余量切削均勻的良好效果,此外對于刀具的養(yǎng)護(hù)也有積極的促進(jìn)作用,能夠有效延長刀具的使用壽命,還可以有效增強(qiáng)最終的零件加工質(zhì)量。

1.4工序工藝路線

對于數(shù)控加工而言,需要在全面分析零件變形規(guī)律的基礎(chǔ)上掌握零件加工工藝,這對于數(shù)控加工工藝質(zhì)量的提升有積極的促進(jìn)作用。要確保數(shù)控加工零件的最終質(zhì)量能夠滿足實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)要求,就要制定和實(shí)施科學(xué)的工序工藝路線,并重點(diǎn)關(guān)注變形問題,同時(shí)遵循科學(xué)合理的原則提出針對性的解決辦法。從工藝工序的整體性來看,要密切觀察具體加工流程中的零件受力情況,同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況合理確定定位基準(zhǔn),確保零件的定位面與定位元件之間始終保持緊密貼合的狀態(tài),防止由于加工時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)產(chǎn)生不必要的影響。在科學(xué)選擇加工工序路線時(shí),還要重點(diǎn)關(guān)注加工零件夾具的選用,同時(shí)對加工的剩余數(shù)量進(jìn)行合理分配。

2數(shù)控加工質(zhì)量的優(yōu)化方法

2.1改進(jìn)零件裝夾方式

在對薄壁零件進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)需要先將零件進(jìn)行裝夾,而實(shí)際的裝夾方式也會(huì)直接影響最終的加工工藝質(zhì)量。由于薄壁零件本身剛性相對較弱,在實(shí)際操作過程中若作用的夾緊力過大,薄壁零件就極易產(chǎn)生變形,從而會(huì)對零件的加工精度及質(zhì)量造成不良影響。在對零件進(jìn)行實(shí)際加工時(shí),與夾緊力同時(shí)存在的還有支撐力,且這兩個(gè)力所側(cè)重的加工部分存在差異。由于薄壁零件自身剛性相對較弱,所以需要支撐力為其提供一定的協(xié)助,以此來提升零件自身的剛性,因此支撐力所側(cè)重的加工部位作用在強(qiáng)度較小的表面上。而夾緊力使工件剛性減小,所以要將夾緊力作用在剛度較大的表面上?；趭A緊力和支撐力二者共同的作用,零件表面會(huì)受到差異性力量的影響,從而以合理控制的方式,減少薄壁零件產(chǎn)生變形的概率。

此外,對裝夾位置及裝夾工具進(jìn)行優(yōu)化。在加工開始前,要根據(jù)實(shí)際情況,對工件夾緊位置進(jìn)行細(xì)致分析,在明確工件實(shí)際著力點(diǎn)的基礎(chǔ)上,合理利用先進(jìn)的裝夾工具為加工提供輔助,最大程度地避免由于夾緊裝置等對工件精度及質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

2.2仿真數(shù)控技術(shù)

對于仿真數(shù)控技術(shù)而言,一般情況下可用簡單的公式表示,即:

式中,K表示工件總體的強(qiáng)度矩陣:I表示工件的變形情況:F表示工件的負(fù)載列陣,這都是在加工工藝方面需要對其進(jìn)行控制的幾何參數(shù)。

通過加工實(shí)踐可以明顯看出,基于此種理論指導(dǎo),能夠有效提升零件加工的精度,切實(shí)增強(qiáng)薄壁零件的工藝質(zhì)量。筆者所開展的仿真數(shù)控模擬實(shí)驗(yàn),最終所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為理想,然而這是基于良好的實(shí)驗(yàn)條件前提下進(jìn)行的,對于實(shí)際應(yīng)用而言,有可能會(huì)產(chǎn)生不同程度的誤差,因此在利用仿真數(shù)控技術(shù)對加工工藝進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化時(shí)還要根據(jù)實(shí)際情況,最大程度地確保仿真模擬的數(shù)據(jù)信息能夠滿足實(shí)際情況,對其中的誤差進(jìn)行合理控制,切實(shí)發(fā)揮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對加工實(shí)踐的重要作用。

2.3刀具路徑修正

在對薄壁零件進(jìn)行數(shù)控加工時(shí),需要生成刀具路線,此時(shí)要特別注意工件的變形問題,一旦工件產(chǎn)生變形就會(huì)對最終的加工質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。對于薄壁零件而言,其未來發(fā)展的方向主要是輕量化,然而其剛性較弱的特點(diǎn)阻礙了零件數(shù)控加工技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。在實(shí)際加工過程中,如果待加工零件自身剛性不足,那么在夾緊及切削時(shí)就極易產(chǎn)生變形,嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致工件直接報(bào)廢。因此,在對薄壁零件進(jìn)行加工時(shí),要對刀具路徑進(jìn)行不斷修正,保證刀具能夠在正確的路徑上運(yùn)轉(zhuǎn),避免由于路徑偏差而引發(fā)不必要的麻煩或?qū)е聡?yán)重的加工事故。在工件夾緊完成進(jìn)行切削時(shí),實(shí)際的切削角度及切削速度也會(huì)對薄壁零件數(shù)控加工的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。因此,要基于全面、細(xì)致的數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果對切削角度進(jìn)行確定,并實(shí)施實(shí)際的操作加工活動(dòng)。此外還要對切削刀具的前角及后角進(jìn)行合理控制,以此確保實(shí)際的切削速度及刀具摩擦都能夠在合理范圍內(nèi),確保最終加工工藝質(zhì)量能夠滿足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和要求。

3結(jié)語

綜上所述,在當(dāng)前階段的薄壁零件數(shù)控加工過程中,具體的工藝流程仍存在一系列亟待解決的問題,對加工零件的最終精度及質(zhì)量產(chǎn)生不同程度的影響,因此,有必要采取針對性的方法對其進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。在對薄壁零件數(shù)控加工影響因素進(jìn)行全面分析和明確的基礎(chǔ)上,從裝夾方式、仿真數(shù)控技術(shù)以及刀具路徑修正等方面,提升零件數(shù)控加工的實(shí)際精度和質(zhì)量。