0引言

　　薄壁深腔類零件廣泛用于一些儀表產品的箱體當中，在以前的加工中經常使用焊接式的機箱，但是由于焊接式機箱在焊接后容易變形，在加工之前必須由鉗工校正。而且焊接機箱剛性差，在加工時必須采用專用工裝或組合工裝來增加工件的剛性。無論是鉗工校形還是加工中心補充加工，其加工難度都很大。現在隨著隨著儀器儀表向小型化方向發展，一些小型機箱采用整體摳制的方法來完成。為了提高效率和保證它的加工精度，在加工中經常采用數控機床加工。

1加工難點

　　薄壁類零件采用整體摳制加工時，加工余量大，材料容易變形。傳統的加工方法是采用大直徑的整體銑刀粗銑，再用較小直徑的立銑刀精銑。由于型腔較深，在加工中，刀具的懸伸比一般超過了5：1，有的甚至達到了15：1，刀具剛性很差，再加上有的工件本身的結構工藝性也很差，因此，在加工中往往會出現顫刀和讓刀現象，使工件壁厚不均勻，加工底面時，即使采用了很小的下刀螺旋角度，也會產生折刀現象，嚴重影響了工件的表面質量和加工效率，甚至造成零件的報廢。在精銑時，雖然采用了多次進刀，但由于刀具直徑太小，懸伸比更大，顫動更加厲害，特別是底面圓弧處，由于刀具的受力突然增加，往往出現斷刀現象，導致零件報廢。

2工藝中的處理方法

　　通過對工件和刀具的理論分析，結合試制零件過程中的一些摸索經驗，我們在加工中采取以下幾種解決方案。

　　2.1 高速加工技術的應用由于薄壁深腔類零件進行整體摳制的時候，加工的余量很大，為了提高加工效率，采用高速加工。高速切削是一種輕切削方式，每刀切削排屑量小，切削深度小，但切削速度大，進給速度較傳統的方式高5-10倍，隨著切削速度的提高，切削力下降，隨切屑帶走大部分的熱量，能獲得較好的表面質量。并且現在很多薄壁深腔類零件用做航空航天上，表面質量要求高，不允許有比較明顯的變形，因此采用數控機床高速加工，是一種較好工藝方法。

　　2.2 零件的整體剛性和刀具的優化應用高速加工切削技術加工薄壁零件的關鍵在于切削過程的穩定性。實踐證明，隨著零件壁厚的降低，零件的剛性會急劇減小，加工變形增大，容易發生切削顫動，影響零件的加工質量和加工效率。為此，我們提出了充分利用零件整體剛性的刀具路徑優化方案。在切削過程中，盡可能地利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。對于側壁的加工，在刀具能夠承受的范圍內，盡量采用增加切寬（ae）、減小切深（ap）的方法。

　　充分利用零件的整體剛性，為防止刀具對側壁的干涉，可以選用或設計特殊形狀的銑刀（比如現在比較通用的縮頸圓鼻刀），以降低刀具對工件的影響。對側壁的加工，盡量采用較大直徑的刀具來加工，以保證刀具的剛性和穩定性。　　

    2.3 進刀方式和走刀軌跡的優化矩形薄壁零件的深型腔加工，銑刀從工件中間位置傾斜（或螺旋）下刀，在深度方向銑到最終尺寸，然后走刀由中間向四周螺旋擴展至側壁。該方法較為有效地降低了切削變形及其影響，降低了由于剛性降低而發生切削振動的可能，零件的質量和加工效率也有了顯著提高。

    2.4 圓角加工時的刀具路徑優化一般的刀具路徑，采用的都是等切厚切削，即在一次走刀過程中，徑向切深為一定值。但是，在圓角過渡處加工問題較大，在高速加工薄壁結構件時問題尤為顯著，可以發現，刀具在圓角處的切削力有顯著的突變。我們在試切時發現，刀具在圓角加工時有振動，并且有伴有摩擦刺耳的聲音。因為圓弧切削是二軸聯動，不能僅改變其中一個方向的銑削參數，在圓弧處最容易出現斷刀現象。

　　針對圓角加工問題，我們提出細化圓角刀具路徑的方法。在等切厚時，當刀具由直線走刀過渡到圓弧走刀時，切入角θb會增大。

　　對應公式如下：

　　直線切削時（圖2） cosθb=1-C1/r
　　圓角切削時（圖3）cosθb=1-Cc/r-Cc（r-0.5Cc）/rR
　　式中θb――切入角
　　C1――直邊銑削時的徑向切深
　　Cc――圓角銑削時的徑向切深
　　r――銑刀半徑
　　R――刀具中心軌跡在圓角處的半徑

　　顯然，當C1=Cc時，刀具由直線走刀過渡到圓弧走刀的時候，由于切入角的增大而使刀具與工件的接觸面積增大，從而引起切削力的突然增大并容易產生震動。切削力的突變造成刀具和工件的加工變形增大，零件的尺寸誤差加大，而切削力的震顫則會在圓角處產生振紋，影響零件的加工質量。為了解決這種問題，我們可以對刀具路徑進行優化，可以通過手動改變切削參數，來達到優化的效果。也可以通過CAM軟件（如UG等）來設定好加工路線，這樣比手工編制更快捷，這也是今后機械加工的趨勢。

　　2.5 加工方法的選擇工件在試切時，我們發現順逆的效果要比逆銑時好。因為逆銑時，切削厚度是由薄到厚，在切削刃剛接觸工件時后刀面與工件之間的摩擦較大，容易引起振動，在拐角處會出現嚴重的斜向振紋；順銑則剛剛相反，雖然順銑的切削力稍大于逆銑的切削力，但是在切削拐角處不會產生明顯的振紋。不過順銑時切削厚度是由厚到薄，對工件和刀具的沖擊力較大，在加工時盡可能減少刀具的懸伸長度和增加工件的剛性。

3典型零件銑削加工時工藝處理方法

　　圖4就是一個典型的薄壁深腔型零件（由于是軍品零件，為了零件的保密性，省去尺寸和表面粗糙度），制定的工藝路線為：先將零件粗銑一個129×103的通腔，然后進行一次熱處理，這樣既保證了零件在精銑時的剛性，又釋放了大部分的材料應力，減小了零件在精加工中過程中的變形。精銑時，先加工較深一側的型腔，用未加工部分作為支撐，保證零件的整體剛性。先用?準6的加長鉆頭（160mm長）鉆出六個安裝用的孔（這六個孔分布在底面臺階上），再分別選用兩把?準20的銑刀加工零件的側壁，其中一把懸伸較短，加工側壁的上半部分，另一把?準20的銑刀懸伸116mm，加工側壁的下板部分，由于刀具直徑較大，加工工件側壁時，刀具還能保持一定的剛性，減少刀具的振動，保證了工件側壁的表面質量；在銑削型腔圓角時，為了減少工件對刀具的沖擊，減小振動，避免在圓角處產生振紋，必須使刀具在切削工件圓角時進行減速，通過CAM軟件的參數設定，優化了切削參數（圓角參數優化設定見圖4右側），把切削速度逐步降低到直線銑削時的30%。最后，選用?準12的加長立銑刀進行清角加工，保證工件根部圓角的設計要求，由于工件圓角處已經鉆了一個?準6的孔，此時，就可以采用插銑的方式來對工件進行清角。

　　先加工型腔較深一側的型腔，使刀具剛性最差時，能最大程度的保證工件的剛性，后加工型腔較淺一側的型腔時，可以選用直徑較小的刀具，刀具懸伸也可以縮短，工件內部用襯墊支撐住，既保證了工件的剛性，又減小了刀具切削力，從而使整個零件在加工過程中變形較小，保證了零件的加工質量。在實際加工中，我們采用了這種方法，取得了良好的效果。