[摘要]由于薄壁隔架零件cnc加工变形大、表面质量差、效率低等问题，本文从分析薄壁隔架零件的材料结构入手，选择合适的数控机床、刀具、装夹方式，并根据数控加工的特点，采用高速切削技术来优化加工过程。

1. 薄壁隔板类零件的数控cnc加工技术概述

      薄壁隔板是精密设备上的一种典型结构部件，它具有扁平、多腔、薄壁、结构复杂、结构复杂、尺寸精确等特点。铝合金板材，锻件，热轧挤压型材。毛坯的剩余空间大，物料的利用率也不高。由于加工过程中受到切削热量的影响，易发生热变形，同时由于材质自身的硬度较低，刚度较差，在局部薄壁部位容易发生振动，难以确保工件的表面质量和尺寸精度，从而使加工困难。本文以某航空机架框架零件为实例，对薄壁隔板类零件的数控加工过程进行了分析与研究。

2.数控cnc加工部件的处理过程

2.1 物料的测定

        某精密设备上的一机架零件，原为铸铝ZL201，后因无法达到其功能需求，故选用7A04-H112型钢。7A04是一种高强度的铝合金，是一种易切削的塑料，经过热处理、淬火和人工加工，其硬度比普通的硬铝要高很多，但塑性很小，可切削性也很好，但是退火后的可切削性和耐热性都很差，在125℃以上会出现明显的软化现象。它广泛应用于飞机的大梁，接头，翼肋，加强框，桁条，蒙皮，起落架等。而H112则是指未经过热处理的出厂热加工制品，故应首先对其进行固溶热处理，以提高其强度及切削性能。另外，为了防止由于加工过程中的温度上升而产生的变形，可以使用高压喷射切削液进行冷却，并通过高速切割使铝碎片带走大量的热量。

2.2零件的组织构造

       从外观上看，最长490毫米，最宽380毫米，边框筋宽度8-12毫米，间隔条厚20毫米，中间三个空腔的底部厚2毫米，凹槽60毫米，是一种典型的薄壁框架部件。在切削力和内应力的双重作用下，工件的弯曲变形将使工件的尺寸精度和表面质量大大降低，从而使制品无法达到设计要求。

      因为所选择的毛坯是热轧型材，所以下料切成510毫米X340毫米X35毫米的长方形板坯，在外形上留出8毫米至12毫米的宽度和3毫米的宽度。经测量，坯料有变形，变形范围在3-5 mm左右，总体上有充足的空间。但以实际粗铣上大面为基准，切勿盲目使用余量飞平上下，尽量平均各面的加工余量。其主要工艺特点是：

①各部件中部三个空腔的最大尺寸为160毫米*150毫米，下端壁厚度为2毫米。

②在左下角和右下角有一条120毫米的悬臂式。

③在Ф8.1孔的490毫米的间距上，双托臂的突耳必须保持0.10毫米的共轴度。

④工件的四边形及上下6个方向均要进行加工，并需多次装夹，并对其进行了定位基准和工艺基准的多次变换。

⑤局部孔壁表面粗糙度为1.6，其它均为3.2，应尽量避免在外表面出现接刀痕和震刀纹。

       因此，采用高速切削技术，一方面可以利用切屑带走大量的切削热量，降低工件的切削区温度，减小工件的零变形，另一方面，采用小切深快进给的方法，使工件的表面质量得到提高。

2.3工艺装备的选择

根据加工的形状结构、尺寸精度、形位公差等因素，选用一台三轴高速加工机床，该机床具有1350 mm×1150 mm×700 mm，主轴最大转速24000 r/min，最大功率30 kW，最大进给32 m/min，加速度4 m/s。而在精加工部件的框架侧面侧向孔、凸台外形、孔等加工单元时，选择了一台采用 FANU 0 i的国产水平数控机床。

2.4工具与工装的选择

      在高速cnc加工过程中，铝合金切割线的转速可达到1000米/分钟，需要考虑到夹紧体系的动平衡问题，一般刀柄为 HSK型，Ф20以下的刀具选用带复合镀膜的整体硬质合金立铣刀，可确保高速切割时的切削性能和稳定性。非高速加工时，刀柄可以使用弹簧夹头、钻夹头等，以高速钢为首选，这时刀片比较尖，切削力低，可以得到更好的加工效果。

     铝合金加工具有很强的粘附性，在切割的过程中，很可能会粘在刀片上，从而导致切削力的大幅增加，从而对工件的表面质量和使用寿命造成很大的影响。在精加工阶段尽量避免，通常采用控制切削速度以避免出现积屑瘤的速度区间，选择更加锐利的刀具。

       由于该产品为典型的单件试制产品，可以选择组装装配式装配工装（见图2)，具有组装完成迅速、调整迅速等优点。工件的轮廓可以选择工件的形状，半精加工可以采用一面两个销子的定位，压力的方式是将压力集中在一个工艺槽中，然后在模具的形状上改变压力刀的形状，这样就可以解决工件的正面和背面的形状，当工件的孔和工艺槽都被处理好后，就可以用下表面和形状来加工了。

2.5  cnc加工编程

      采用最优的程序设计方法，实现了对框架类铝合金零件的加工变形的控制。切削深度越大，工件的壁厚越小，系统刚度越大，薄壁机构在切削时的位置就会发生弯曲，薄壁部位容易发生刀片不够切或过切。所以，在切割时，要保证切削力的稳定性，必须考虑如下因素：

① 最好在加工区采用分层切割，而不能采用仿形切割。各分区应选择分层，在不影响结构的情况下，采用深度优先的方法。这样，可以在工件下一层物料的基础上，为目前的切割提供支持，直到刀具的底部，工件总是保持良好的刚度。同时，选择具有一定圆角的立铣刀，可以减小根部的应力集中和减小变形。

②在精加工时，要保证刀具的切割方法要光滑，最好采用螺旋切口和斜切口，尽量不要垂直切割。

③在切割过程中，应确保刀具的运动轨迹平滑，以防止在切割过程中由于方向的突变而造成的过切。

④内、外轮廓精加时，采用顺铣工艺，可得到高质量的工件。

⑤在加工型腔的内角处，应优先选择比接头半径小的刀具，然后采用摆线加工或钻削加工，最后在精加工时沿着边角加工，并适当地减慢进料速度。

       通过减小刀具和工件的接触区域，可以有效地控制突然增大的切割力，使其发生振动，进而造成弯角的弧形。（未完）【 请点击看：薄壁隔板类零件的数控cnc加工技术(下）】