薄壁零件數(shù)控加工的影響因素及優(yōu)化方法

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,零件剛性會對實際的加工精度產(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行裝夾,以確保此項加工工藝的精度能夠滿足實際要求。在對薄壁零件進行數(shù)控加工時,需要選定裝夾裝置和零件的具體位置,根據(jù)實際情況對引起變形的應(yīng)力位置以及相關(guān)作用力進行全面考量和分析,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)形零件進行加工時,需要將傳統(tǒng)加工中常用的徑向裝卡方式進行合理轉(zhuǎn)變,通常選用軸向裝卡對其進行裝夾。在實際裝夾過程中,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際要求。此外,通過增強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增加工件壁厚,根據(jù)實際情況利用石蠟、松香等向零件的空心位置進行澆灌,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)控加工的實踐角度來看,如果機床機構(gòu)系統(tǒng)以及刀具幾何參數(shù)等保持固定不變,那么切削力會受其他一系列因素的影響,包括切削速度、進給速度、背吃刀量以及切削寬度等,對刀具的前角及后角進行合理控制,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,在實際加工過程中的主偏角及副偏角也會直接影響最終的加工精度,由于主偏角與加工時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行加工時,可以根據(jù)實際情況將主偏角偏向90L,以此對數(shù)控加工時所產(chǎn)生的強度進行有效控制,從而確保最終的加工精度能夠滿足實際要求。

1.3走刀形式與路線

就零件數(shù)控加工來說,在實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)實際情況對其進行合理的改進和優(yōu)化能夠切實提升加工精度,同時還可以增強零件加工質(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行移動,可以將零件上存在的多余邊角料有效去除,同時還能夠?qū)崿F(xiàn)余量切削均勻的良好效果,此外對于刀具的養(yǎng)護也有積極的促進作用,能夠有效延長刀具的使用壽命,還可以有效增強最終的零件加工質(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作用。要確保數(shù)控加工零件的最終質(zhì)量能夠滿足實際標(biāo)準(zhǔn)要求,就要制定和實施科學(xué)的工序工藝路線,并重點關(guān)注變形問題,同時遵循科學(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,同時根據(jù)實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),防止由于加工時所產(chǎn)生的振動產(chǎn)生不必要的影響。在科學(xué)選擇加工工序路線時,還要重點關(guān)注加工零件夾具的選用,同時對加工的剩余數(shù)量進行合理分配。

2數(shù)控加工質(zhì)量的優(yōu)化方法

2.1改進零件裝夾方式

在對薄壁零件進行數(shù)控加工時需要先將零件進行裝夾,而實際的裝夾方式也會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,從而會對零件的加工精度及質(zhì)量造成不良影響。在對零件進行實際加工時,與夾緊力同時存在的還有支撐力,且這兩個力所側(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行優(yōu)化。在加工開始前,要根據(jù)實際情況,對工件夾緊位置進行細(xì)致分析,在明確工件實際著力點的基礎(chǔ)上,合理利用先進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行控制的幾何參數(shù)。

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

2.3刀具路徑修正

在對薄壁零件進行數(shù)控加工時,需要生成刀具路線,此時要特別注意工件的變形問題,一旦工件產(chǎn)生變形就會對最終的加工質(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阻礙了零件數(shù)控加工技術(shù)的進步與發(fā)展。在實際加工過程中,如果待加工零件自身剛性不足,那么在夾緊及切削時就極易產(chǎn)生變形,嚴(yán)重情況下可能導(dǎo)致工件直接報廢。因此,在對薄壁零件進行加工時,要對刀具路徑進行不斷修正,保證刀具能夠在正確的路徑上運轉(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。在工件夾緊完成進行切削時,實際的切削角度及切削速度也會對薄壁零件數(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)計算結(jié)果對切削角度進行確定,并實施實際的操作加工活動。此外還要對切削刀具的前角及后角進行合理控制,以此確保實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行改進和優(yōu)化。在對薄壁零件數(shù)控加工影響因素進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)控加工的實際精度和質(zhì)量。