0引言

　　薄壁深腔類零件廣泛用于一些儀表產(chǎn)品的箱體當(dāng)中，在以前的加工中經(jīng)常使用焊接式的機(jī)箱，但是由于焊接式機(jī)箱在焊接后容易變形，在加工之前必須由鉗工校正。而且焊接機(jī)箱剛性差，在加工時(shí)必須采用專用工裝或組合工裝來(lái)增加工件的剛性。無(wú)論是鉗工校形還是加工中心補(bǔ)充加工，其加工難度都很大?，F(xiàn)在隨著隨著儀器儀表向小型化方向發(fā)展，一些小型機(jī)箱采用整體摳制的方法來(lái)完成。為了提高效率和保證它的加工精度，在加工中經(jīng)常采用數(shù)控機(jī)床加工。

1加工難點(diǎn)

　　薄壁類零件采用整體摳制加工時(shí)，加工余量大，材料容易變形。傳統(tǒng)的加工方法是采用大直徑的整體銑刀粗銑，再用較小直徑的立銑刀精銑。由于型腔較深，在加工中，刀具的懸伸比一般超過了5：1，有的甚至達(dá)到了15：1，刀具剛性很差，再加上有的工件本身的結(jié)構(gòu)工藝性也很差，因此，在加工中往往會(huì)出現(xiàn)顫刀和讓刀現(xiàn)象，使工件壁厚不均勻，加工底面時(shí)，即使采用了很小的下刀螺旋角度，也會(huì)產(chǎn)生折刀現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了工件的表面質(zhì)量和加工效率，甚至造成零件的報(bào)廢。在精銑時(shí)，雖然采用了多次進(jìn)刀，但由于刀具直徑太小，懸伸比更大，顫動(dòng)更加厲害，特別是底面圓弧處，由于刀具的受力突然增加，往往出現(xiàn)斷刀現(xiàn)象，導(dǎo)致零件報(bào)廢。

2工藝中的處理方法

　　通過對(duì)工件和刀具的理論分析，結(jié)合試制零件過程中的一些摸索經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)诩庸ぶ胁扇∫韵聨追N解決方案。

　　2.1 高速加工技術(shù)的應(yīng)用由于薄壁深腔類零件進(jìn)行整體摳制的時(shí)候，加工的余量很大，為了提高加工效率，采用高速加工。高速切削是一種輕切削方式，每刀切削排屑量小，切削深度小，但切削速度大，進(jìn)給速度較傳統(tǒng)的方式高5-10倍，隨著切削速度的提高，切削力下降，隨切屑帶走大部分的熱量，能獲得較好的表面質(zhì)量。并且現(xiàn)在很多薄壁深腔類零件用做航空航天上，表面質(zhì)量要求高，不允許有比較明顯的變形，因此采用數(shù)控機(jī)床高速加工，是一種較好工藝方法。

　　2.2 零件的整體剛性和刀具的優(yōu)化應(yīng)用高速加工切削技術(shù)加工薄壁零件的關(guān)鍵在于切削過程的穩(wěn)定性。實(shí)踐證明，隨著零件壁厚的降低，零件的剛性會(huì)急劇減小，加工變形增大，容易發(fā)生切削顫動(dòng)，影響零件的加工質(zhì)量和加工效率。為此，我們提出了充分利用零件整體剛性的刀具路徑優(yōu)化方案。在切削過程中，盡可能地利用零件的未加工部分作為正在銑削部分的支撐，使切削過程處在剛性較佳的狀態(tài)。對(duì)于側(cè)壁的加工，在刀具能夠承受的范圍內(nèi)，盡量采用增加切寬（ae）、減小切深（ap）的方法。

　　充分利用零件的整體剛性，為防止刀具對(duì)側(cè)壁的干涉，可以選用或設(shè)計(jì)特殊形狀的銑刀（比如現(xiàn)在比較通用的縮頸圓鼻刀），以降低刀具對(duì)工件的影響。對(duì)側(cè)壁的加工，盡量采用較大直徑的刀具來(lái)加工，以保證刀具的剛性和穩(wěn)定性。　　

    2.3 進(jìn)刀方式和走刀軌跡的優(yōu)化矩形薄壁零件的深型腔加工，銑刀從工件中間位置傾斜（或螺旋）下刀，在深度方向銑到最終尺寸，然后走刀由中間向四周螺旋擴(kuò)展至側(cè)壁。該方法較為有效地降低了切削變形及其影響，降低了由于剛性降低而發(fā)生切削振動(dòng)的可能，零件的質(zhì)量和加工效率也有了顯著提高。

    2.4 圓角加工時(shí)的刀具路徑優(yōu)化一般的刀具路徑，采用的都是等切厚切削，即在一次走刀過程中，徑向切深為一定值。但是，在圓角過渡處加工問題較大，在高速加工薄壁結(jié)構(gòu)件時(shí)問題尤為顯著，可以發(fā)現(xiàn)，刀具在圓角處的切削力有顯著的突變。我們?cè)谠嚽袝r(shí)發(fā)現(xiàn)，刀具在圓角加工時(shí)有振動(dòng)，并且有伴有摩擦刺耳的聲音。因?yàn)閳A弧切削是二軸聯(lián)動(dòng)，不能僅改變其中一個(gè)方向的銑削參數(shù)，在圓弧處最容易出現(xiàn)斷刀現(xiàn)象。

　　針對(duì)圓角加工問題，我們提出細(xì)化圓角刀具路徑的方法。在等切厚時(shí)，當(dāng)?shù)毒哂芍本€走刀過渡到圓弧走刀時(shí)，切入角θb會(huì)增大。

　　對(duì)應(yīng)公式如下：

　　直線切削時(shí)（圖2） cosθb=1-C1/r
　　圓角切削時(shí)（圖3）cosθb=1-Cc/r-Cc（r-0.5Cc）/rR
　　式中θb――切入角
　　C1――直邊銑削時(shí)的徑向切深
　　Cc――圓角銑削時(shí)的徑向切深
　　r――銑刀半徑
　　R――刀具中心軌跡在圓角處的半徑

　　顯然，當(dāng)C1=Cc時(shí)，刀具由直線走刀過渡到圓弧走刀的時(shí)候，由于切入角的增大而使刀具與工件的接觸面積增大，從而引起切削力的突然增大并容易產(chǎn)生震動(dòng)。切削力的突變?cè)斐傻毒吆凸ぜ募庸ぷ冃卧龃?，零件的尺寸誤差加大，而切削力的震顫則會(huì)在圓角處產(chǎn)生振紋，影響零件的加工質(zhì)量。為了解決這種問題，我們可以對(duì)刀具路徑進(jìn)行優(yōu)化，可以通過手動(dòng)改變切削參數(shù)，來(lái)達(dá)到優(yōu)化的效果。也可以通過CAM軟件（如UG等）來(lái)設(shè)定好加工路線，這樣比手工編制更快捷，這也是今后機(jī)械加工的趨勢(shì)。

　　2.5 加工方法的選擇工件在試切時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)順逆的效果要比逆銑時(shí)好。因?yàn)槟驺姇r(shí)，切削厚度是由薄到厚，在切削刃剛接觸工件時(shí)后刀面與工件之間的摩擦較大，容易引起振動(dòng)，在拐角處會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的斜向振紋；順銑則剛剛相反，雖然順銑的切削力稍大于逆銑的切削力，但是在切削拐角處不會(huì)產(chǎn)生明顯的振紋。不過順銑時(shí)切削厚度是由厚到薄，對(duì)工件和刀具的沖擊力較大，在加工時(shí)盡可能減少刀具的懸伸長(zhǎng)度和增加工件的剛性。

3典型零件銑削加工時(shí)工藝處理方法

　　圖4就是一個(gè)典型的薄壁深腔型零件（由于是軍品零件，為了零件的保密性，省去尺寸和表面粗糙度），制定的工藝路線為：先將零件粗銑一個(gè)129×103的通腔，然后進(jìn)行一次熱處理，這樣既保證了零件在精銑時(shí)的剛性，又釋放了大部分的材料應(yīng)力，減小了零件在精加工中過程中的變形。精銑時(shí)，先加工較深一側(cè)的型腔，用未加工部分作為支撐，保證零件的整體剛性。先用?準(zhǔn)6的加長(zhǎng)鉆頭（160mm長(zhǎng)）鉆出六個(gè)安裝用的孔（這六個(gè)孔分布在底面臺(tái)階上），再分別選用兩把?準(zhǔn)20的銑刀加工零件的側(cè)壁，其中一把懸伸較短，加工側(cè)壁的上半部分，另一把?準(zhǔn)20的銑刀懸伸116mm，加工側(cè)壁的下板部分，由于刀具直徑較大，加工工件側(cè)壁時(shí)，刀具還能保持一定的剛性，減少刀具的振動(dòng)，保證了工件側(cè)壁的表面質(zhì)量；在銑削型腔圓角時(shí)，為了減少工件對(duì)刀具的沖擊，減小振動(dòng)，避免在圓角處產(chǎn)生振紋，必須使刀具在切削工件圓角時(shí)進(jìn)行減速，通過CAM軟件的參數(shù)設(shè)定，優(yōu)化了切削參數(shù)（圓角參數(shù)優(yōu)化設(shè)定見圖4右側(cè)），把切削速度逐步降低到直線銑削時(shí)的30%。最后，選用?準(zhǔn)12的加長(zhǎng)立銑刀進(jìn)行清角加工，保證工件根部圓角的設(shè)計(jì)要求，由于工件圓角處已經(jīng)鉆了一個(gè)?準(zhǔn)6的孔，此時(shí)，就可以采用插銑的方式來(lái)對(duì)工件進(jìn)行清角。

　　先加工型腔較深一側(cè)的型腔，使刀具剛性最差時(shí)，能最大程度的保證工件的剛性，后加工型腔較淺一側(cè)的型腔時(shí)，可以選用直徑較小的刀具，刀具懸伸也可以縮短，工件內(nèi)部用襯墊支撐住，既保證了工件的剛性，又減小了刀具切削力，從而使整個(gè)零件在加工過程中變形較小，保證了零件的加工質(zhì)量。在實(shí)際加工中，我們采用了這種方法，取得了良好的效果。