由(yóu)於薄壁零件具有(yǒu)重量輕、強(qiáng)度高等諸多的優點,已在模具、航空航天等多個領域得到廣泛的應(yīng)用(yòng),但其薄(báo)壁零件的結構(gòu)複雜、剛度相對較低(dī)、加(jiā)工餘量很大等特(tè)點,銑削加工中易產生變形和振動,使得加工的效率(lǜ)降低,加工精度低,達(dá)不到工(gōng)件的質量要求(qiú),可見,工件變形和加工(gōng)效率問題已成為影響薄壁零件(jiàn)加工中最主要的因素。
1 薄(báo)壁零(líng)件銑削加工變形產生的原因
薄壁零件銑削加工過程中引起變形的因(yīn)素較多,與毛(máo)坯的材料(liào)、幾何形狀以及一些外界環境等有關。(1)毛坯件的初(chū)始殘(cán)餘應力。毛(máo)坯經熱處理後,在冷卻過程中產生的內應力,銑削後內應力重新分配產生變形。(2)刀具對(duì)工件的影(yǐng)響。銑削加工中,由(yóu)於工件(jiàn)與刀具間的摩擦所做的功,絕(jué)大部分轉變為切削熱,導致工件(jiàn)各部位的溫度分布不均,引起工件(jiàn)的(de)變形。刀具的切削分力,零件彈性恢複後其表麵產生不平度,引起壁厚加工誤差的產生,同時,刀具的材料、磨損等因素也會(huì)不同程度的導致工件的變形。(3)工件的裝夾方式。由於薄壁零件的自身特點,裝夾後產生的彈性變(biàn)形會影響零件表麵的尺寸、位置、形狀的精度,最終導致工件產生變形。(4)刀具下刀(dāo)方式的影響。薄壁零件的加工,包括對腹板加工的垂直進刀和對側壁加工的水平(píng)進刀兩種(zhǒng)進刀方式,而垂直進刀又分為直接垂直向下進刀、斜線軌跡進刀以及螺旋式軌跡進(jìn)刀三種方式,分別用(yòng)於鍵槽、端部的銑削,不同的進刀方式直接影(yǐng)響著零件的加工精度,因此,選擇合適的下刀方式對於減小工件(jiàn)的變形是很重要的。
2 薄壁零件的加工變形分析(xī)
(1)薄壁(bì)件的變形特點。銑刀銑削(xuē)薄壁表麵AB時,需要銑(xǐ)出圖(tú)中陰影部分的部分,然而在切削力(lì)的作用下,薄(báo)壁零件產生的彈性變(biàn)形使得C、D兩點移動到圖中的位置,為了簡化其模(mó)型,可以假設銑刀的剛(gāng)度(dù)遠大於薄(báo)壁件的(de)剛度(dù),隻(zhī)銑削去了 那部分,還剩餘一部分未被切除,導致了壁厚(hòu)的加(jiā)工(gōng)誤差。由於銑(xǐ)削薄壁(bì)零(líng)件的加工餘量相對較小(xiǎo),使得銑削中薄壁件的剛度(dù)受廢(fèi)料切除的影響較小(xiǎo),因此,對於同一壁厚的薄壁件,切削(xuē)力(lì)是影響其變形最主(zhǔ)要(yào)的因素。(2)銑削的受力模型分析。通過薄壁件的變形特點的分析,以此為基礎對(duì)銑削的受力模型進行分析,經前人長期的研究表明,每個單元的銑削力(lì)都可以分解為徑向切削(xuē)力和切(qiē)向切削力兩部分。
3 薄壁零件(jiàn)銑削加(jiā)工中刀具幾何參數的選(xuǎn)擇(zé)
(1)前角的選擇不能太小,過小增大(dà)了切削力,加劇了前(qián)刀麵的磨損,從而降低(dī)了刀(dāo)具的使用壽命(mìng);但前角過大,由於刀具的散熱體積較小,也會引起(qǐ)刀具的磨損,因(yīn)此(cǐ),要進行合理的選擇,當薄壁件的強度較(jiào)高時(shí),可以(yǐ)適當(dāng)的增大前(qián)角。(2)增(zēng)大刀具後角的大小(xiǎo)可(kě)以增強刀具的剛度,同時,為了減小刀具與工件的摩擦,後角也應選的大一些,另外提高了刀具的使用壽命。(3)刃傾角的大小影響著切屑的排出方式以及各切削力的分配比例,通常選用 ,低於這(zhè)一範圍,導致切(qiē)屑附加變形的(de)產生(shēng),進而會影響工件表麵的加工(gōng)精度。
4 薄壁(bì)零件銑削加工銑削工藝參數的選擇
銑(xǐ)削薄(báo)壁零件(jiàn)中涉及到的銑削參數主要分為:軸向切深、徑向切(qiē)深、進給速度、切削速度、銑削方式以(yǐ)及冷卻方式等,在滿足零件表麵加工精度,確保刀具使用壽命的前提下,精加(jiā)工過程中應采(cǎi)用較小的(de)軸向、徑向切深和較小的進給量,切深和進給量確定後,選(xuǎn)擇合適的切削速度。
(1)軸向切深和(hé)徑向切深的選(xuǎn)用。較大的徑向切(qiē)深可以有效的減小切削力,增強(qiáng)薄壁件的剛性,減少工件的銑(xǐ)削變形。在保證薄壁(bì)件切除率不變的前提下,應使用較(jiào)大的軸向切深和較小的徑向切深,有利於獲得較好的(de)加工表麵質量(liàng)。(2)進給(gěi)量和進給速度的選擇。在刀具(jù)轉速(sù)一定的情況下,進給速度與進給量成(chéng)正比,而進給(gěi)量是齒數與(yǔ)每齒進(jìn)給(gěi)量的乘積,每齒進給量增大(dà)時,引起切削力的加大,不利於薄壁件的加工,然而較小的每齒進給量,使得切削時產生擠壓,進而產生了大量的切削熱,加速了刀具(jù)的磨損(sǔn),因此,精加工中,應選擇適量的進給量,粗加工中,應盡可能(néng)的增大進給量來(lái)提高加工的效率。(3)切削速度的選用。為提高刀具的使用壽命,應選用較低的切削速度,在增大(dà)銑刀的直(zhí)徑的(de)前提下,有利於改善散熱條件,可以適當的提高切削的(de)速度。
5 薄壁零件加工工藝優化
刀具(jù)的加工路(lù)徑,粗加工中所采取的工藝方法是采用高速的銑削(xuē)、高的進給(gěi)率以及小的銑(xǐ)削(xuē)用量,粗加工中要盡量的保證刀具負荷的穩定性(xìng),以減少任何切削方向突然的變化(huà),粗加工中一般(bān)采用順銑的加工方式(shì)。粗(cū)加工過程中常(cháng)用的加工刀具路徑有2向等高線層切法、插銑(xǐ)刀具路徑以及擺線刀具路(lù)徑,選擇不同的走刀路徑,直接影響著工件的加工表麵質量。由於精加工是形成(chéng)工件最終加工表麵的環節,因此,要確保刀具切削載(zǎi)荷的不變性,精加工的刀具路徑中主要有(yǒu)筆(bǐ)式加工和餘量加工兩(liǎng)種。筆式加工屬於(yú)半(bàn)精(jīng)加工,其作用是切除精加工中沒法去除的尖角處的多(duō)餘餘量,為接下來的精加工做(zuò)準備。餘量加工用(yòng)於切除一切精加(jiā)工之前的所有餘量,合理(lǐ)的加工方向有助於提高零件表麵(miàn)的加工精度。
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