论文部分内容阅读
【摘 要】热变形小，精度高，受力小是高速铣床加工的主要特点，在薄壁加工中的应用较为广泛。在机械设备逐步精细化发展的大环境下，特别在高精高效加工领域，薄壁加工技术的应有越来越广泛。变形问题是薄壁加工的最常见的问题，长时间地困扰着薄壁加工技术的提升，而高速铣床的普及和应用，大大提升了薄壁加工的质量和效率，也是薄壁加工技术发展的物质基础。
【关键词】高速铣床；薄壁加工技术；探析
高速铣床采用分层铣削的方法，刀刃和工件的接触时间较短，对薄壁工件的作用时间较短，能有效避免工件的变形。同时，高速铣床加工的精细化程度也较高，能很好地满足工件精度、形状、尺寸的要求。所以说，对工件的加工，高速铣床薄壁加工技术具有不可替代的优势，尤其是关于模具设计、电子行业、航空航天、军工装备的高精度、薄壁腔体零件。
一、高速铣床薄壁加工的简介
高速铣削的进给速度为20～30m/min，其最低加工速度是10000r/min，最高可达40000r/min，可以进行铣孔、镗孔、钻孔和铰孔等工作，对复杂零件进行铣削加工时，工件或铣刀做进给运动，由于铣刀多刀刃且做旋转运动，加工范围也更广，效率也更高。铣床可以加工阶台、特形面、平面、切断材料和沟槽等，平面包括斜面、垂直面、水平面，沟槽包括V形槽、燕尾槽、直角沟槽和T形槽等，不同的加工对象选择不同的铣刀，其加工方法也有所差别，平面加工的方法是铣削[1]。对于周向等分的牙嵌轮、齿式离合器、花键、螺旋槽等，可辅助使用分度装置进行加工。高速铣削加工能有效降低刀具的作业压力，减少磨损程度，提高刀具的使用周期，对于小直径刀具更是如此。并且，高速铣削热变小、形受力、精度高，对于薄壁加工具有较高的实用价值，是薄壁加工的首选方法。
二、高速铣床薄壁加工的技术探析
在薄壁加工中，镂空件的加工的难度最高，也最具有代表性。本文以图1所示的薄壁镂空零件的加工为例来论述高速铣床薄壁加工技术。
图1
在对薄壁镂空零件进行加工时，变形问题是最主要的问题。而高速铣床采用分层铣削的方法，刀刃和工件的接触时间较短，能切削出壁高20mm，壁厚0.2mm的薄壁零件，既能很好地满足薄壁镂空零件加工的规格要求，又能有效避免侧壁的变形。
1.镂空件的形状特点
由图1可知，薄壁镂空零件是一个六面加工钢件，每层是单边余量为0.10mm的圆形腔体，深度为10mm的圆形腔体，从中可以看出，钢件的局部连接面积小，切削余量大，非常不利于工中工件的正常夹持[2]。加工材料的尺寸达到55mm×55mm×55mm的，这就使得钢件在加工时极容易因为尺寸大而发生变形。
2.镂空件的加工难点分析
由于从里至外全镂空，使得镂空件的单边壁厚较小，容易产生变形，这是镂空件的加工的难点。如果无法克服，镂空件就很难实现刚性加工，影响加工质量。
3.镂空件加工时减小工件变形的措施
3.1根据切削力的大小适当调整夹紧力
在夹紧力一定的情况下，切削力越大，镂空件越容易变行，两者呈正相关关系。如果在切削力变大的情况下，能适当减少夹紧力，那么就可以降低切削力对镂空件的压力，避免镂空件的变行超出规定的范围。
3.2选择合适的加工顺序
镂空件变形除了受切削力和夹紧力的影响后，还受加工余量的影响。加工余量越大，镂空件就越容易变形。对于镂空件而言，内部的加工量明显高于外部，所以与由外至里加工相比，由里至外的加工余量较小。在进行加工时可选择由里至外加工顺序，加工余量小了，镂空件的变形就越不明显。
3.3加大毛坯尺寸
加大毛坯尺寸能有效减低夹紧力对变形的影响。在对薄壁镂空零件进行加工时，可选用90mm×90mm×90mm的毛坯，使得工件的外形尺寸控制在加工层之中，降低夹紧力对零件的加工变形的影响。
3.4镂空件的高速加工
毛坯尺寸为55mm×55mm×55mm时镂空件的加工。①钻并铣底孔。在工件3面的中心钻 19的通孔，然后以切削深度0.5mm/次，进给速度F=1500mm/min，转数n=8OOOr/min的 10铣刀精铣孔至 19.6。②铣第二层孔。首先，以切削深度0.2mm/次，进给速度F=1000mm/min，转数n=8000r/min进行粗加工，留0.1mm的加工余量；然后，以切削深度0.1mm/次，进给速度F=400mm/min，转数n=1000r/min进行精加工，直至标准尺寸。③铣第三层孔。首先，以切削深度0.2mm/次，进给速度F=1000mm/min，转数n=8000r/min进行粗加工，留0.1mm的加工余量；然后，以切削深度0.1mm/次，进给速度F=400mm/min，转数n=10000r/min进行精加工，直至标准尺寸。④铣顶层孔。首先以切削深度0.2mm/次，进给速度F=1000mm/min，转数n=8000r/min进行粗加工，留0.1mm的加工余量；然后以切削深度0.1mm/次，进给速度F=400mm/min，转数n=10000r/rain进行精加工，直至标准尺寸[3]。⑤夹持面的加工。在毛坯一边留有3mm的加工余量，可有效降低夹紧力引起的变形。在加工夹持面时，为了吸住工件可采用电磁吸盘，不过应把吸盘工作表面磨平，减少工件变形。此外，还应用胶水把工件定位表面固定并加支撑板，尽量避免切削力引起的工件变形。
三、结束语：
对于薄壁加工，高速铣床加工技术优势明显，不仅加工效率高，还不容易变形，在工艺上和技术上均具有较高的水平。总之，随着高速铣床加工技术的发展，其将在包括模具加工制造、航空航天加工在内的多个工业领域中发挥更大的应用价值。
参考文献：
[1]张莉洁.浅谈高速铣床薄壁加工技术[J].中国科技纵横，2012，（4）：245-245.
[2]Daniele Martani.PowerMillTM高速铣床--真正的高速加工[J].航空制造技术，2005，（4）：62-63.
[3]吴小伟，王宏松，高永梅等.弧面分度凸轮高速专用铣床的研究[J].机床与液压，2011，39（20）：4-8.
【关键词】高速铣床；薄壁加工技术；探析
高速铣床采用分层铣削的方法，刀刃和工件的接触时间较短，对薄壁工件的作用时间较短，能有效避免工件的变形。同时，高速铣床加工的精细化程度也较高，能很好地满足工件精度、形状、尺寸的要求。所以说，对工件的加工，高速铣床薄壁加工技术具有不可替代的优势，尤其是关于模具设计、电子行业、航空航天、军工装备的高精度、薄壁腔体零件。
一、高速铣床薄壁加工的简介
高速铣削的进给速度为20～30m/min，其最低加工速度是10000r/min，最高可达40000r/min，可以进行铣孔、镗孔、钻孔和铰孔等工作，对复杂零件进行铣削加工时，工件或铣刀做进给运动，由于铣刀多刀刃且做旋转运动，加工范围也更广，效率也更高。铣床可以加工阶台、特形面、平面、切断材料和沟槽等，平面包括斜面、垂直面、水平面，沟槽包括V形槽、燕尾槽、直角沟槽和T形槽等，不同的加工对象选择不同的铣刀，其加工方法也有所差别，平面加工的方法是铣削[1]。对于周向等分的牙嵌轮、齿式离合器、花键、螺旋槽等，可辅助使用分度装置进行加工。高速铣削加工能有效降低刀具的作业压力，减少磨损程度，提高刀具的使用周期，对于小直径刀具更是如此。并且，高速铣削热变小、形受力、精度高，对于薄壁加工具有较高的实用价值，是薄壁加工的首选方法。
二、高速铣床薄壁加工的技术探析
在薄壁加工中，镂空件的加工的难度最高，也最具有代表性。本文以图1所示的薄壁镂空零件的加工为例来论述高速铣床薄壁加工技术。
图1
在对薄壁镂空零件进行加工时，变形问题是最主要的问题。而高速铣床采用分层铣削的方法，刀刃和工件的接触时间较短，能切削出壁高20mm，壁厚0.2mm的薄壁零件，既能很好地满足薄壁镂空零件加工的规格要求，又能有效避免侧壁的变形。
1.镂空件的形状特点
由图1可知，薄壁镂空零件是一个六面加工钢件，每层是单边余量为0.10mm的圆形腔体，深度为10mm的圆形腔体，从中可以看出，钢件的局部连接面积小，切削余量大，非常不利于工中工件的正常夹持[2]。加工材料的尺寸达到55mm×55mm×55mm的，这就使得钢件在加工时极容易因为尺寸大而发生变形。
2.镂空件的加工难点分析
由于从里至外全镂空，使得镂空件的单边壁厚较小，容易产生变形，这是镂空件的加工的难点。如果无法克服，镂空件就很难实现刚性加工，影响加工质量。
3.镂空件加工时减小工件变形的措施
3.1根据切削力的大小适当调整夹紧力
在夹紧力一定的情况下，切削力越大，镂空件越容易变行，两者呈正相关关系。如果在切削力变大的情况下，能适当减少夹紧力，那么就可以降低切削力对镂空件的压力，避免镂空件的变行超出规定的范围。
3.2选择合适的加工顺序
镂空件变形除了受切削力和夹紧力的影响后，还受加工余量的影响。加工余量越大，镂空件就越容易变形。对于镂空件而言，内部的加工量明显高于外部，所以与由外至里加工相比，由里至外的加工余量较小。在进行加工时可选择由里至外加工顺序，加工余量小了，镂空件的变形就越不明显。
3.3加大毛坯尺寸
加大毛坯尺寸能有效减低夹紧力对变形的影响。在对薄壁镂空零件进行加工时，可选用90mm×90mm×90mm的毛坯，使得工件的外形尺寸控制在加工层之中，降低夹紧力对零件的加工变形的影响。
3.4镂空件的高速加工
毛坯尺寸为55mm×55mm×55mm时镂空件的加工。①钻并铣底孔。在工件3面的中心钻 19的通孔，然后以切削深度0.5mm/次，进给速度F=1500mm/min，转数n=8OOOr/min的 10铣刀精铣孔至 19.6。②铣第二层孔。首先，以切削深度0.2mm/次，进给速度F=1000mm/min，转数n=8000r/min进行粗加工，留0.1mm的加工余量；然后，以切削深度0.1mm/次，进给速度F=400mm/min，转数n=1000r/min进行精加工，直至标准尺寸。③铣第三层孔。首先，以切削深度0.2mm/次，进给速度F=1000mm/min，转数n=8000r/min进行粗加工，留0.1mm的加工余量；然后，以切削深度0.1mm/次，进给速度F=400mm/min，转数n=10000r/min进行精加工，直至标准尺寸。④铣顶层孔。首先以切削深度0.2mm/次，进给速度F=1000mm/min，转数n=8000r/min进行粗加工，留0.1mm的加工余量；然后以切削深度0.1mm/次，进给速度F=400mm/min，转数n=10000r/rain进行精加工，直至标准尺寸[3]。⑤夹持面的加工。在毛坯一边留有3mm的加工余量，可有效降低夹紧力引起的变形。在加工夹持面时，为了吸住工件可采用电磁吸盘，不过应把吸盘工作表面磨平，减少工件变形。此外，还应用胶水把工件定位表面固定并加支撑板，尽量避免切削力引起的工件变形。
三、结束语：
对于薄壁加工，高速铣床加工技术优势明显，不仅加工效率高，还不容易变形，在工艺上和技术上均具有较高的水平。总之，随着高速铣床加工技术的发展，其将在包括模具加工制造、航空航天加工在内的多个工业领域中发挥更大的应用价值。
参考文献：
[1]张莉洁.浅谈高速铣床薄壁加工技术[J].中国科技纵横，2012，（4）：245-245.
[2]Daniele Martani.PowerMillTM高速铣床--真正的高速加工[J].航空制造技术，2005，（4）：62-63.
[3]吴小伟，王宏松，高永梅等.弧面分度凸轮高速专用铣床的研究[J].机床与液压，2011，39（20）：4-8.