浅谈薄壁零件的加工方法.docx

浅谈薄壁零件的加工方法摘要：模具制造经常会遇到使用数控铣或加工中心加工薄壁零件（铜合金的电极）针对薄壁类刚性差、加工工艺性差、易发生加工变形和切削振动等情况本文通过改进薄壁零件加工方法和切削工艺合理地选择刀具优化编程等策略来保证薄壁零件加工后的变形和精度达到要求。关键词：薄壁工件加工变形加工方法一、前言如下图1此类薄壁电极零件在模具制造过程中很常见如数码类、手机类、机壳类等产品模具的加工尤为重要薄壁电极在模具行业也称骨位。电极材料通常使用铜和铜合金。此类薄壁电极零件结构简洁、壁高而薄、加工余量大、而铜和铜合金的强度和硬度较低线性膨胀系数大故加工工艺性差。在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下易发生加工变形不易控制加工精度和提高加工效率。此工件要求的精度厚度变化小于0.02mm如果采用传统的加工方法和工艺不能控制工件的变形和达不到精度要求。下图1所示一款电器上的常见薄壁电极工件最窄处W=0.6而此部位却高H=15即宽比高=0.6：15。因此研究铜合金薄壁零件加工技术具有较大的现实意义。图1二、工艺分析机械加工中影响加工质量的几个因素是：1、刀具的描摹刀具切削刃和后刀面在工件表面的描摹及后刀面和弹性恢复的切削表面相互摩擦二者都影响到工件表面的精度和变形。2、表层的塑性变形由于在切屑形成过程中撕裂很大塑性变形影响到工件表面的粗糙度精度。而影响塑性变形的因素有：（1）切削速度对塑性变形和表面粗造度影响较大在低速切削时塑性变形小表面粗造度也较低；高速切削时由于切削速度超过了塑性变形的速度所以可以具有低的表面粗糙度。（2）进给量和背吃刀量的变化造成切削力的变化导致塑性变形层的深度和塑性变形的程度受到影响。（3）刀具的几何形状影响到切削力从而影响到塑性变形的深度和塑性变形的程度。（4）工艺参数和加工方式对侧铣薄壁件切削力的影响实践结果表明轴向切深对切削力的影响最大其次是每齿进给量、径向切深切削速度影响最小。不同的铣削方式对切削力的大小也有一定的影响。三、工艺系统的变形和振动在机械加工过程中由于切削力、夹紧力、重力、惯性力、传动力等的作用会引起工艺系统的变形同时由于切削力受力点位置变化、毛坯加工余量变化和材料硬度变化会引起工艺系统变形的变化。工艺系统的变形及其变形的变化都会产生工件的尺寸误差和几何形状误差。由切削原理可知径向切削分力Fy和切削深度t成正比即Fy=Ct由此引起的工艺系统受力变形为y1=Ct1/K系统y2=Ct2/K系统其中K系统为工艺系统在y方向的刚度Δ工件=y1-y2=C（t1-t2）/K系统由于Δ毛坯=t1-t2所以Δ工件=CΔ毛坯/K系统令ε=C/K系统则有Δ工件=εΔ毛坯该式表明了加工误差与毛坯误差之间的比例关系说明了误差复映规律其中ε为误差复映系数。当加工过程分成几次走刀进行时每次走刀的复映系数为ε1、ε2、ε3……总的复映系数ε总=ε1ε2ε3……。由于复映系数ε总小于1经过几次走刀后ε可以降到很小的数值。通过合理选用切削用量和刀具几何参数可尽量减小切削力及切削力的变化所引起的变形。为尽力减少误差复映规律所造成的变形应合理分配加工余量分多工序多次走刀加工把该形式的变形控制到最小。工艺系统动误差中的受热变形主要由切削热、摩擦热等引起为了减少工件和刀具的热变形应合理选择刀具的几何参数合理选用冷却液充分冷却。因安装误差使刀具在实际加工时产生0.01mm～0.02mm左右摆动刀具高速旋转时会产生离心力和振动工艺系统的振动同样也会影响塑性变形和表面粗糙度。四、工艺措施1、选用合理的切削用量（1）薄壁零件铣削时变形是多方面的。装夹工件时的夹紧力切削工件时的切削力工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形使切削区温度升高而产生热变形。（2）切削力的大小与切削用量密切相关。从《金属切削原理》中可以知道背吃刀量ap进给量f切削速度V是切削用量的三个要素。1）背吃刀量和进给量同时增大切削力也增大变形也大对铣削薄壁零件极为不利。2）减少背吃刀量增大进给量切削力虽然有所下降但工件表面残余面积增大表面粗糙度值大使强度不好的薄壁零件的内应力增加同样也会导致零件的变形。所以粗加工时背吃刀量和进给量可以取大些；精加工时背吃刀量一般在0.1-0.3mm进给量一般在0.02-0.04mm/r甚至更小主轴转速12000-24000r/min精铣时用尽量高的切削速度。合理选用三要素就能减少切削力从而减少变形。2、合理地选择及改进刀