薄壁零件数控加工的影响因素及优化方法

1薄壁零件数控加工的影响因素分析

1.1装夹因素

对于零件加工而言,零件刚性会对实际的加工精度产生明显影响,要降低刚性因素方面的影响,就要选择恰当的方式进行装夹,以确保此项加工工艺的精度能够满足实际要求。在对薄壁零件进行数控加工时,需要选定装夹装置和零件的具体位置,根据实际情况对引起变形的应力位置以及相关作用力进行全面考量和分析,并根据具体的加工情形选用对应的夹具。比如在对薄壁环形零件进行加工时,需要将传统加工中常用的径向装卡方式进行合理转变,通常选用轴向装卡对其进行装夹。在实际装夹过程中,采取针对性举措可以避免零件变形,确保最终的加工精度能够满足实际要求。此外,通过增强加工零件的刚性解决变形问题,其中最简单也是最常用的就是临时增加工件壁厚,根据实际情况利用石蜡、松香等向零件的空心位置进行浇灌,在完成所有数控加工环节以后,再清除填充物质。

1.2切削角度

从数控加工的实践角度来看,如果机床机构系统以及刀具几何参数等保持固定不变,那么切削力会受其他一系列因素的影响,包括切削速度、进给速度、背吃刀量以及切削宽度等,对刀具的前角及后角进行合理控制,可以有效降低切削变形及摩擦等问题,良好地控制切削力,从而避免变形现象的产生。此外,在实际加工过程中的主偏角及副偏角也会直接影响最终的加工精度,由于主偏角与加工时的轴向及径向切削力存在直接联系,因此在对刚性较差的零件进行加工时,可以根据实际情况将主偏角偏向90L,以此对数控加工时所产生的强度进行有效控制,从而确保最终的加工精度能够满足实际要求。

1.3走刀形式与路线

就零件数控加工来说,在实际操作过程中所选定和应用的走刀形式及路线对于最终的加工工艺质量起着决定性作用,根据实际情况对其进行合理的改进和优化能够切实提升加工精度,同时还可以增强零件加工质量。对于此类加工方法而言,当前阶段较为先进和常用的两种方法为一次性粗加工法以及阶梯式粗加工法,在诸多粗加工走刀方式中这两类方法的速度更快、实际加工效率也相对较高。上述两类走刀路线通常都是沿高线轨迹以等量均匀的形式进行加工,而在传统加工工艺中,走刀路线基本是沿着斜线方向加工,这样就会引发许多缺陷。对于上述两类新的走刀路线而言,刀具基于特定方向沿着等高线以平行方式进行移动,可以将零件上存在的多余边角料有效去除,同时还能够实现余量切削均匀的良好效果,此外对于刀具的养护也有积极的促进作用,能够有效延长刀具的使用寿命,还可以有效增强最终的零件加工质量。

1.4工序工艺路线

对于数控加工而言,需要在全面分析零件变形规律的基础上掌握零件加工工艺,这对于数控加工工艺质量的提升有积极的促进作用。要确保数控加工零件的最终质量能够满足实际标准要求,就要制定和实施科学的工序工艺路线,并重点关注变形问题,同时遵循科学合理的原则提出针对性的解决办法。从工艺工序的整体性来看,要密切观察具体加工流程中的零件受力情况,同时根据实际情况合理确定定位基准,确保零件的定位面与定位元件之间始终保持紧密贴合的状态,防止由于加工时所产生的振动产生不必要的影响。在科学选择加工工序路线时,还要重点关注加工零件夹具的选用,同时对加工的剩余数量进行合理分配。

2数控加工质量的优化方法

2.1改进零件装夹方式

在对薄壁零件进行数控加工时需要先将零件进行装夹,而实际的装夹方式也会直接影响最终的加工工艺质量。由于薄壁零件本身刚性相对较弱,在实际操作过程中若作用的夹紧力过大,薄壁零件就极易产生变形,从而会对零件的加工精度及质量造成不良影响。在对零件进行实际加工时,与夹紧力同时存在的还有支撑力,且这两个力所侧重的加工部分存在差异。由于薄壁零件自身刚性相对较弱,所以需要支撑力为其提供一定的协助,以此来提升零件自身的刚性,因此支撑力所侧重的加工部位作用在强度较小的表面上。而夹紧力使工件刚性减小,所以要将夹紧力作用在刚度较大的表面上。基于夹紧力和支撑力二者共同的作用,零件表面会受到差异性力量的影响,从而以合理控制的方式,减少薄壁零件产生变形的概率。

此外,对装夹位置及装夹工具进行优化。在加工开始前,要根据实际情况,对工件夹紧位置进行细致分析,在明确工件实际着力点的基础上,合理利用先进的装夹工具为加工提供辅助,最大程度地避免由于夹紧装置等对工件精度及质量产生不良影响。

2.2仿真数控技术

对于仿真数控技术而言,一般情况下可用简单的公式表示,即:

式中,K表示工件总体的强度矩阵:I表示工件的变形情况:F表示工件的负载列阵,这都是在加工工艺方面需要对其进行控制的几何参数。

通过加工实践可以明显看出,基于此种理论指导,能够有效提升零件加工的精度,切实增强薄壁零件的工艺质量。笔者所开展的仿真数控模拟实验,最终所得到的实验结果较为理想,然而这是基于良好的实验条件前提下进行的,对于实际应用而言,有可能会产生不同程度的误差,因此在利用仿真数控技术对加工工艺进行改进和优化时还要根据实际情况,最大程度地确保仿真模拟的数据信息能够满足实际情况,对其中的误差进行合理控制,切实发挥实验数据对加工实践的重要作用。

2.3刀具路径修正

在对薄壁零件进行数控加工时,需要生成刀具路线,此时要特别注意工件的变形问题,一旦工件产生变形就会对最终的加工质量产生严重影响。对于薄壁零件而言,其未来发展的方向主要是轻量化,然而其刚性较弱的特点阻碍了零件数控加工技术的进步与发展。在实际加工过程中,如果待加工零件自身刚性不足,那么在夹紧及切削时就极易产生变形,严重情况下可能导致工件直接报废。因此,在对薄壁零件进行加工时,要对刀具路径进行不断修正,保证刀具能够在正确的路径上运转,避免由于路径偏差而引发不必要的麻烦或导致严重的加工事故。在工件夹紧完成进行切削时,实际的切削角度及切削速度也会对薄壁零件数控加工的质量产生直接影响。因此,要基于全面、细致的数据计算结果对切削角度进行确定,并实施实际的操作加工活动。此外还要对切削刀具的前角及后角进行合理控制,以此确保实际的切削速度及刀具摩擦都能够在合理范围内,确保最终加工工艺质量能够满足相应的标准和要求。

3结语

综上所述,在当前阶段的薄壁零件数控加工过程中,具体的工艺流程仍存在一系列亟待解决的问题,对加工零件的最终精度及质量产生不同程度的影响,因此,有必要采取针对性的方法对其进行改进和优化。在对薄壁零件数控加工影响因素进行全面分析和明确的基础上,从装夹方式、仿真数控技术以及刀具路径修正等方面,提升零件数控加工的实际精度和质量。