薄壁件加工工艺优化技术研究

2023-01-16

在现在的加工制造业中, 对任何产品都有精度要求, 对应现在环保的意识的提升, 产品在加工过程中, 都要进行产品的优化, 通过减轻质量, 达到材料的充分利用。在精密设备的加工过程中, 对质量和精度的要求很高, 尤其是像航天业, 这种顶尖科技零件的加工制造, 大量的使用薄壁件的使用, 但是薄壁件在加工过程中很容易的出现塑性变形和弹性变形, 导致加工的薄壁件的精度很难掌控。本文将结合现代薄壁件的加工技术, 分析薄壁件加工过程中, 工件产生变形的原因, 并结合当前的科技加工水平提出相应的解决方案。

1 薄壁件加工精度难掌控的原因

薄壁件的加工难度大, 是由薄壁件强度较弱引起的, 在加工过程中, 流程也不够完善, 下面我们从几个主要影响薄壁件精度的因素进行详细的分析:

1.1 固定应力变形

在进行薄壁件的加工时, 合理的选择材料的固定方式是保障工件精度的关键性因素。薄壁件的强度本身较低, 不合理的固定方式或者固定位置的不合理都会引起加工精度的降低, 因此要合理的选择固定方式, 减小薄壁件的变形程度, 保证薄壁件的加工精度。

1.2 切削变形

切削过程中会有机械震动, 造成切削过程中薄壁件的精度降低, 当前的加工设备并没有完全的更新换代, 在加工精度的控制和预处理上达不到要求, 不能进行主运动的完全有效调节, 在径向进给力上存在严重不平衡问题, 导致工件在刀具切削过程中, 产生了挤压变形。

1.3 切削热变形

薄壁件在使用切削加工的过程中会产生大量的摩擦热, 由于薄壁件壁薄的特点, 容易吸收热量, 产生热形变, 在加工中难以达到精度要求, 甚至产生残次品, 因此在进行薄壁件的切削加工过程中要充分的进行散热处理或者加装降温装置, 通过更换刀具的方式, 预防薄壁件在加工过程中产生大量的切削热。

1.4 残余应力变形

热胀冷缩是所有物体冷热不同条件下变化的物理规律, 在薄壁件切削工程中会出现大量的切削热, 在冷却过后就会产生内部应力, 内应力会对零件的内部结构造成伤害, 造成薄壁件的强度降低。为了尽量的降低工件的残余应力, 要优化工件的加工过程, 在加工完工件要进行回火处理, 以消除残余应力, 降低残余应力变形发生的可能性。

2 薄壁件加工变形的控制方法

在上文中我们总结了现在薄壁件加工过程中产生变形的因素, 下面结合引起工件变形的因素, 提出相应的解决方法。

2.1 采用软性材质的固定装置

薄壁件的固定过程也是最容易引起形变的过程, 在传统的固定过程中, 容易出现固定力过大、固定位置不合理的现象, 所以要想提高薄壁件在固定环节的质量, 必须通过改善固定装置的材质或者是固定方式, 当前固定装置都是压力固定的方式, 很难进行改进和创新, 所以只能采用软性材质的固定装置来改变薄壁件形变的大小, 通过加大固定装置与工件的接触面积, 有效的降低接触应力, 对同轴度的控制有很好的效果。

2.2 添加轴向固定装置

薄壁件的径向刚度一般比轴向刚度小, 因此通过添加轴向固定装置, 减小径向的进给量, 在零件固定时轴向加紧所需要的压力一般比径向相对较小, 只需要很小的力就能进行工件的装夹, 进一步优化工件的加工固定工序, 提高共建质量。

2.3 合理的选择刀具

在加工刀具的选择上, 要根据加工件材质选择不同的刀具, 刀具的类型对零件加工精度有重要的影响, 在刀具的选择上, 要注重加工中同样刀具在参数上的选择, 同样材质的刀具, 在加工不同材质的工件时, 要选择不同前角、主偏角等参数的刀具, 主偏角是影响切削热的主要因素。为了控制薄壁件在加工过程中的变形, 在保证效率合理的前提下, 尽量选择前角和后角较大的刀具进行工件的加工。

2.4 选择合理的切削速度

选择合理的切削速度能够有效的降低薄壁件加工过程中的震动, 保证加工工件的精密性, 减小加工过程中的塑性变形, 切削速度是影响切削力的关键因素。因此在薄壁件的加工过程中要注重合理的选择切削速度, 降低加工过程中震动的频率, 提高薄壁件的加工精度。

2.5 选择合理的降温方式

在金属切削的过程中, 由于高速的摩擦切割, 会在加工过程中产生大量的摩擦热, 温度过高会降低工件的强度造成薄壁件的变形, 所以要合理的选择降温方式, 在切削加工中一般使用的是液体冷却, 利用冷却液进行加工冷却, 在冷却液的选择上, 要根据加工材料的不同选择不同的冷却液。

2.6 控制残余应力变形

薄壁件的加工过程中产生的切削热, 会引起薄壁件材料的内力不平衡, 造成薄壁件的变形, 薄壁件的刚性很差, 在薄壁件加工完毕之后, 要立即进行退火处理, 消除薄壁件的残余应力, 在加工的步骤上要采取分步骤处理的工作流程, 在进行粗加工之后, 在没有失温的时间内进行残余应力的去除工作, 通过回火工序冷却后, 在进行精细加工, 保证薄壁件的质量。

3 结语

影响薄壁件加工质量的因素有很多, 从选择合理的刀具、加工转速、消除残余应力等方面进行薄壁件加工工艺的优化, 提高加工技术, 保证薄壁件的加工质量。

摘要：薄壁件在加工制造业的各个行业中广泛应用, 在尖端科技的航天制造业和汽车外壳等领域广泛应用, 薄壁件有显著的特性, 同样的体积重量轻, 节省材料, 但是薄壁件的机械强度差, 在使用过程中容易产生塑性形变, 对于精细的薄壁件零件的加工比较困难, 因此薄壁件的加工工艺优化对加工制造业产品品质的提升有关键的作用。

关键词：薄壁件,加工工艺,优化技术