整體薄壁結(jié)構(gòu)零件的側(cè)壁高速銑削加工

　　現(xiàn)代航空工業(yè)中大量使用整體薄壁結(jié)構(gòu)零件。其主要結(jié)構(gòu)由側(cè)壁和腹板組成。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、尺寸較大、加工余量大。相對(duì)剛度較低,故加工工藝性差。在切削力、切削熱、切削振顫等因素影響下，易發(fā)生加工變形，不易控制加工精度和提高加工效率。加工變形和加工效率問題成為薄壁結(jié)構(gòu)加工的重要約束。因此，針對(duì)銑刀的特殊結(jié)構(gòu)與機(jī)床特性,提出了有效的銑削方法，使薄壁件的加工技術(shù)有了新的突破。

　　一、優(yōu)化高速銑削刀具路徑

　　應(yīng)用高速切削技術(shù)加工薄壁零件的關(guān)鍵在于切削過程的穩(wěn)定性。大量的實(shí)驗(yàn)工作證明,隨著零件壁厚的降低,零件的剛性減低,加工變形增大,容易發(fā)生切削振顫，影響零件的加工質(zhì)量和加工效率。充分利用零件整體剛性的刀具路徑優(yōu)化方案。其思想在于在切削過程中,盡可能的應(yīng)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)。

圖1薄壁(側(cè)壁)加工示意圖               圖2單軸銑削示意圖                 圖3雙軸銑削示意圖

　　如圖1所示，對(duì)于側(cè)壁的銑削加工，在切削用量允許范圍內(nèi)，采用大徑向切深、小軸向切深分層銑削加工，充分利用零件整體剛性(見圖1(a))。為防止刀具對(duì)側(cè)壁的干涉，可以選用或設(shè)計(jì)特殊形狀銑刀，以降低刀具對(duì)工件的變形影響和干擾(見圖1(b))。

　　對(duì)于較深的型腔和側(cè)壁的高效銑削加工，在研究動(dòng)態(tài)銑削的基礎(chǔ)上，提出合理的大長(zhǎng)徑比刀具可以有效的解決該類問題。在較高的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速和功率狀態(tài)下，通過調(diào)整刀具的懸伸長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整機(jī)床—刀具—工件工藝系統(tǒng)的自然頻率，利用凸角穩(wěn)定效應(yīng)(stabilityoflobeeffects)，避開可能的切削振動(dòng)，可用較大的軸向切深銑削深腔和側(cè)壁。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法有較大的金屬去除率和較高的表面完整性。

　　二、雙主軸加工控制變形

　　由于銑削力的作用，工件的側(cè)壁會(huì)產(chǎn)生“讓刀”變形(見圖2)，因此，應(yīng)用一個(gè)立銑刀很難實(shí)現(xiàn)薄壁零件的高精加工。常規(guī)的小進(jìn)給量和低切深的方法雖然可以滿足一定的加工精度,但是效率比較低。平行雙主軸方案可以有效的解決單一主軸加工零件的變形問題。該方法需要同時(shí)應(yīng)用兩個(gè)回轉(zhuǎn)半徑、有效長(zhǎng)度及螺旋升角大小相同的立銑刀,刀刃分別為左旋和右旋(見圖3)。采用平行雙主軸加工方案,由于工件兩側(cè)受力為對(duì)稱力,所以除了微量的刀具變形引起的加工誤差以外,工件的加工傾斜變形基本上可以消除。

　　采用平行雙主軸加工薄壁零件,有效的控制了薄壁零件的加工變形問題,零件的加工精度和加工效率顯著提高,可以應(yīng)用于簡(jiǎn)單形狀的側(cè)壁加工。但是其局限性也在于該方法僅能加工簡(jiǎn)單薄壁零件的側(cè)壁,而且對(duì)機(jī)床雙主軸的間距有要求，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合普遍采用。