航空薄壁件铣削加工中保持工艺系统高刚性方法
薄壁零件机加工艺分析与控制
薄壁零件机加工艺分析与控制发布时间：2023-01-13T09:07:50.204Z 来源：《中国科技信息》2022年16期第8月作者：田晓宇王玲[导读] 薄壁零件具有质量轻、材料节省大的特点，既有利于实现轻量化，又有助于降低生产成本，受到极大关注。
田晓宇王玲中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 110043摘要：薄壁零件具有质量轻、材料节省大的特点，既有利于实现轻量化，又有助于降低生产成本，受到极大关注。
但在加工过程中容易出现薄壁零件的变形，影响制件的质量和尺寸形状精度。
薄壁零件加工的关键在于机械加工工艺的精确控制及工艺有效性的实现，如何基于薄壁零件的材料和制件质量要求，提高制件加工精度，是薄壁零件机械加工的瓶颈问题。
关键词：薄壁零件、机械加工、尺寸形状精度、工艺控制引言薄壁零件指尺寸轻薄的盘状及一些不规则的零部件，薄壁零件质量轻、结构简单、生产成本低，逐渐受到各个工程应用领域的重点关注。
但是薄壁零件的强度、刚度相对较低，使得薄壁零件在机械加工过程中特别容易出现变形、折叠、堆积等成形缺陷，严重影响薄壁零件的加工精度和成品质量。
薄壁零件的零件夹持、车削加工等机械加工工艺环节中，如果任何一个环节出问题，都会造成薄壁零件的尺寸形状精度严重受损。
故此，对薄壁零件的机械加工工艺进行分析，探究薄壁零件加工精度的有效控制，具有重要的工程意义。
一、薄壁零件机械加工工艺分析薄壁零件机械加工过程的控制被提出更高的要求。
众所周知，机械加工方面零件的加工精度包括零件的尺寸、形状、强度、刚度、韧性等诸多性能在机械加工工况条件下都有具体的要求。
然而理想状况性能指标与实际加工零件参数指标存在一定误差，但这种误差必须控制在一定范围内，否则就会影响制件的实际工程应用，也就是制件的机械加工精度要求。
零件的位置、模具的精度、夹持力的控制、切削力的大小等都会影响制件的加工精度。
尽管近年来高科技加工技术引人与应用，使得很多制件的机械加工精度降低不少，并能极大满足应用需求，但是对于一些特殊的零部件而言，特别是薄壁零件，其机被加工过程中仍会存在各种变形和误差问题，导致薄壁零件的机械加工精度的控制仍是机械加工领域的瓶颈问题。
薄壁件数控铣削加工
加工中心技师论文基于零件散热板谈盘类薄壁件的加工姓名：刘利军单位：中航工业导弹院一分厂日期：2012年11月基于零件散热板谈盘类薄壁件的加工摘要：某产品零件散热板属于薄壁盘类零件，本文以此典型薄壁盘类零件为例，基于近年应用起来的高速加工制造技术的优势，利用分厂现有的数控设备，积极探索出加工该类零件较好的工艺方案及数控加工过程。
关键词：装夹定位工艺台专用压板变形高速加工1. 引言：该零件是一项试制产品，数量很少，生产周期短，节点要求紧。
因此工艺过程力求简单快捷，用最短的时间来完成零件加工。
工艺中省去了粗加工和时效等工序，每个加工部位各用一次加工来完成。
故而，加工过程中必须采取合适的加工方法以及合理的切削参数尽量减小切削变形，才能又快又好的保证产品质量，顺利完成生产任务。
2．切削加工的工艺分析：（1）零件的结构特点该零件材料为硬铝LY12，其切削性能良好，属于典型的薄壁盘类结构，内部镂空，外形尺寸较大为ø251.4 mm，中间连接筋的厚度仅为2.5mm，厚度为33mm。
该零件在加工过程中如果工艺方案和加工方式选择不当，极易变形，造成尺寸超差，零件结构如图1所示。
（零件结构图1：）(2) 工艺分析该零件毛坯选用棒料，直接采用精加工的工艺方案，具体工艺流程如下：毛坯→粗车→精铣→精铣→精铣→精铣→线切割。
粗车：外圆直接车到尺寸，厚度方向预留2mm精加工余量。
精铣：精铣厚度尺寸，并在中间ø154mm孔位处作好工艺孔和工艺台，为后序加工打好基础。
这是本文论述的重点。
精铣：在圆周侧面方向钻出8个ø5的孔及3mm缺口。
精铣：在一次装夹过程中，完成上表面全部凸台和凹槽以及所有孔系的加工。
与下一工序完成了该零件绝大部位的加工，是零件精度优劣的关键，本文将详细分析。
精铣：在一次装夹过程中，利用工艺台定位，完成背面全部凸台和凹槽以及所有孔系的加工。
线切割：去除工艺孔，加工ø154mm孔。
航空薄壁件加工技巧
航空薄壁件加工技巧由于航空发动机零件具有轻量化的要求，整体薄壁零件具有相对刚性好、比强度高、相对重量较轻等优点，广泛应用在航空工业中。
航空薄壁件由于自身結构的特点，加工中极易发生形状变形、尺寸超差和切削振动等问题，对于加工精度极不易控制，影响加工效率的提高，使加工难度增大。
加工变形已成为制约航空制造业的瓶颈，解决这个难题已成为我国机械制造尤其是航空制造技术中的关键问题。
标签：航空；薄壁；变形机械加工中，我们通常把壁厚小于2mm的零件称作薄壁零件。
结构类的零件比如壳体、平板件，轴类比如盘轴、套筒等零件，其结构特点是壁厚与内径曲率半径（或轮廓尺寸）之比小于1：20。
1 薄壁零件的特性1.1 结构特点航空薄壁件一般由侧壁和腹板构成，结构复杂，体积较大，相对刚度较低。
1.2 工艺特点（1）薄壁件的结构特点导致在加工中极易产生加工变形，要对变形进行控制及矫正。
（2）薄壁件的截面较小，轮廓尺寸较大，零件刚性降低，容易发生振动，甚至不能按常规方法进行机械加工，如真空吸附加工，镜像加工。
（3）薄壁零件的加工尺寸精度要求高，且协调精度（切削力及其波动、振动、切削温度、装配方式）也要求非常高。
2 薄壁件加工变形因素分析加工工艺系统的受力、受热、振动等变形，几何误差，内应力和调整引起的误差是影响零件加工精度的主要因素。
薄壁件因自身结构的特点，导致刚性不足，装夹时要变形，卸载时要有回弹变形，毛坯内应力（控制变形的前提条件是有效地消除工件的残余应力）释放要产生变形，加工过程中也要产生变形，这每个变形都要影响加工精度。
3 薄壁件加工工艺方案3.1 提高薄壁零件的工艺刚度增大壁厚将有利于提高工件刚度。
因此可采用加固的方法，利用填充式加固材料石蜡、胶、低熔点合金、磁流变液等对工件及夹具进行加固装夹。
提高工件的工艺刚度还可以从下面几个方面着手，一是提高工件与工装接触定位面的加工精度和表面光洁度，二是提高接触刚度（增强接触面硬度或采用高弹性模量材料）。
薄壁零件数控加工工艺质量改进方法
薄壁零件数控加工工艺质量改进方法
薄壁零件在数控加工过程中往往面临一系列质量问题，如变形、振动、表面粗糙度等。
为了有效解决这些问题，我们可以采取以下改进方法来提高薄壁零件的加工质量。
首先，选用适当的加工参数是至关重要的。
合理的加工参数能够控制零件变形和振动的发生。
我们应该根据零件材料的特性、加工设备的性能及工件的尺寸来合理选择切削速度、进给速度和切削深度等参数，确保零件在加工过程中能够保持稳定的状态。
其次，合理设计夹具和刀具也是提高薄壁零件加工质量的重要手段。
薄壁零件因其材料薄弱而容易发生变形和振动，因此我们需要设计稳定而牢固的夹具，以确保零件在加工过程中能够始终保持稳定的位置和形状。
同时，选择合适的刀具也能够减少振动和提高表面光洁度。
此外，采用适当的加工策略也能够改善薄壁零件的加工质量。
在进行高速切削时，可以考虑采用多道次深浅切削的方法，避免一次性过深切削造成零件变形。
同时，在切削过程中要注意冷却润滑和切屑处理，以避免因摩擦产生的热量影响零件的加工质量。
最后，进行必要的表面处理也能够改善薄壁零件的加工质量。
通过进行抛光、打磨和喷砂等表面处理，可以增加零件的表面光洁度和光泽度，提高零件的整体美观度。
总而言之，薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法包括选用适当的加工参数、合理设计夹具和刀具、采用适当的加工策略以及进行必要的表面处理。
通过综合运用这些方法，我们可以有效地提高薄壁零件的加工质量，满足客户的需求。
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
典型薄壁零件数控铣削加工工艺薄壁零件是指在加工过程中，其壁厚相对较薄的零件。
这类零件通常在航空航天、汽车、电子等领域中广泛应用，具有重要的技术和经济价值。
数控铣削是一种高效、精度高的加工方法，可以对薄壁零件进行高精度的加工。
本文将介绍几种典型的薄壁零件数控铣削加工工艺。
铣削薄壁盒式零件的工艺主要包括以下几个步骤：1. 铣削外轮廓：通过数控铣床进行铣削，根据零件的设计要求确定切削刀具的路径和参数。
在铣削过程中，要注意避免因过大的切削力导致零件变形或破裂。
2. 镗削孔径：使用合适的刀具进行孔径的加工。
为了保证加工的精度和表面质量，可以采用慢进刀和高转速的方式进行铣削。
3. 铣削倒角和平面：根据零件设计要求，使用合适的刀具进行倒角和平面的加工。
可以根据加工原理和经验，选取合适的刀具和加工参数，确保加工的质量和效率。
三、铣削薄壁工件的工艺注意事项在进行薄壁零件的数控铣削加工时，需要注意以下几个方面：1. 刀具选择和切削参数的确定：根据零件材料和设计要求，选择合适的刀具和切削参数，以保证加工的质量和效率。
对于薄壁零件来说，应选择刚性好、切削力小的刀具，并采用适当的切削速度和进给速度，避免因切削力过大而导致零件变形或破裂。
2. 工件固定方法的选择：对于薄壁零件来说，由于其刚度较小，容易发生变形或破裂。
应选择合适的工件固定方法，确保零件在加工过程中的稳定性和精度。
3. 加工顺序的确定：对于复杂的薄壁零件来说，应根据加工难度和工艺要求，合理确定加工顺序。
通常情况下，应先进行外形轮廓的加工，再进行孔径的加工，最后进行倒角和平面的加工。
薄壁零件的数控铣削加工需要综合考虑材料、刀具、切削参数等因素，选取合适的工艺和方法，以保证加工质量和效率。
通过合理设计和优化工艺，可以实现对薄壁零件的高精度加工。
如何高速铣削加工薄壁件？
影响薄壁件变形的多种因素及解决措施（1）工件本身的结构及材料汽车工业及航空航天领域存在大量回转类、板框类和曲面类工件，不同结构工件的强度、刚度存在差异。
材料不同、力学性能不同，切削加工性就会产生很大的差异。
（2）夹具工装夹具的结构和夹紧力对薄壁零件变形影响很大。
工件若受夹紧力不均，则形位会发生变化，从而影响加工精度。
预防措施一是采用圆弧形卡爪，将点接触变为面接触，增加接触面积；二是采用开口套，将卡爪的点受力转化成开口套的面夹紧，使得受力均匀，变形均匀；三是采取可溶性胶灌注，在工件内注入可溶性胶，之后夹紧[2]。
（3）工艺参数根据工件图样选择相应的刀具，匹配合理的进给速度、转速及切削深度。
可以采用高速切削技术来降低加工时的切削力，以减少变形。
由于随着吃刀量的增大，切削力增大，工件的振动也会增大，因此在加工薄壁件时，应选择较小的吃刀量，以减少振动，从而保证加工精度[3]。
（4）其他影响因素主要是工件受热变形。
若冷却性能不理想，切削过程中刀具及工件摩擦产生的热量也会导致工件变形，从而降低加工精度。
工件结构图1所示工件材质为LY12CZ铝合金，外圆直径514mm，厚度7mm。
外圆直径大、厚度薄，属于典型的薄壁零件。
外圆上有加工环槽，且环槽尺寸较长，圆周端面上均布12个加工孔和4个支耳，工件刚性差，装夹和加工过程中极易发生变形。
同时零件的平面度有较高的要求，沟槽及外表面的表面粗糙度要求也较高，使得工件加工难度较大，如加工工艺路线选择不当，则加工精度无法控制，工件质量得不到保证。
图1 工件03工艺分析（1）结构分析工件为环形零件，结构整体规则，圆周上小孔均匀分布，支耳对称分布，沟槽沿圆周均匀分布，无异形面，无复杂结构，工件结构规整简单。
（2）材料分析零件材料牌号为LY12CZ，属于含镁铜基铝合金，材料强度较高，在退火、淬火状态下有较好的性能，切削性能尚可。
（3）精度要求该工件重点要求平面度≤0.05mm，要求环形槽表面粗糙度值Ra=1.6mm，其他表面粗糙度值Ra=3.2mm，其余皆为自由公差，精度要求并不苛刻。
航空铝合金薄壁件铣削加工变形分析与控制
航空铝合金薄壁件铣削加工变形分析与控制摘要：薄壁结构件由于重量较轻，且强度较高，因此在航空领域得到了广泛的应用。
但是该类型航空结构件往往具有较高的加工难度，在铣削加工的过程中往往会出现变形、失稳以及变形等问题，严重影响加工质量以及加工效率。
针对相关问题，本文从导致导致航空铝合金薄壁件铣削加工变形的主要因素出发，分析对航空铝合金薄壁件铣削加工变形进行有效控制的措施，希望该研究能够为航空铝合金薄壁件铣削加工提供一定的思路。
关键词：航空铝合金薄壁件；加工；变形因素；变形控制1航空铝合金薄壁件铣削加工主要因素分析在航空铝合金薄壁件铣削加工过程中，有多种因素会影响加工质量，导致材料变形，从加工实践来看，导致航空铝合金薄壁件铣削加工变形的因素主要可依次分为以下几类：(1)机床因素。
主要包括机床刚度，定位精度，重复定位精度等。
在机械设备的设计中，定位的精度和反复定位是影响机床性能的重要因素，若不能保证定位的准确性，将会对工件的加工质量造成直接影响。
定位精度也包含了刀具更换的精确程度。
在铣削加工中，通常会使用多个刀具，因此，在加工过程中，所更换的刀具其定位也应符合精度要求，否则会在加工的过程中造成很大的误差。
(2)夹具因素。
包括夹具的精确度和夹持力。
在薄壁件的制造中，夹持力要适度，夹持力应尽可能与薄壁表面平行。
(3)刀具因素。
包括刀具本身性能参数以及刀具特性等。
刀头的参数包括前角、后角螺旋角、刀具直径，刀具刃数，刀具圆角等。
刀具螺旋角、刀具刃数、刀具圆角等因素对刀具加工的影响较大。
刀具的特性包括刀具刚性、动平衡、使用寿命等。
在加工零件时，刀具会有一定程度的磨损，因此，刀具必须要有足够的耐用性，才能满足零件的大量制造要求。
(4)材料本身特性因素。
包括工件材料的硬度、塑性量和内应力等。
航空件普遍有较高的质量要求，因此在加工的过程中需要重视对铝合金材料的选择。
工件的刚性对零件的变形有很大的影响，这也是薄壁件在制造时必须考虑的问题。
薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法
薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法引言：薄壁零件数控加工是现代制造业中常见的加工方式之一，它具有高效、精度高等优点，广泛应用于航空航天、汽车、电子等行业。
然而，由于薄壁零件的特殊性，其加工工艺存在一定的难度和挑战。
本文旨在探讨薄壁零件数控加工工艺质量的改进方法，以提高加工的精度和可靠性。
一、了解薄壁零件的特点与难点1. 薄壁零件的特点薄壁零件是指壁厚相对较薄的零件，通常在0.5mm以下。
其特点包括结构复杂、易变形、加工难度大等。
对于薄壁零件的加工，需要充分理解其特点，以便制定相应的加工工艺。
2. 薄壁零件加工的难点薄壁零件加工存在以下难点：一是加工过程中易引起变形，导致尺寸不准确；二是薄壁零件的剧烈变形会对零件的功能性能和使用寿命产生影响；三是由于加工剩余应力的积累，薄壁零件易发生开裂等问题。
为了克服这些难点，我们需要采取相应的改进方法。
二、改进方法1. 合理选用材料薄壁零件的材料选择直接关系到加工的难易程度和成本。
在选材时，应考虑材料的力学性能、热膨胀系数等因素，并选择具有良好切削性能和抗变形能力的材料。
2. 优化刀具和切削参数刀具的选择和切削参数的确定对薄壁零件的加工至关重要。
合理选择刀具的材料、几何形状和刃口角度，以提高切削效率和切削质量。
通过调整切削速度、进给速度和切削深度等切削参数，可以有效控制加工过程中的变形和表面质量。
3. 改进夹持方式薄壁零件在加工过程中的夹持方式直接影响零件的加工精度和变形情况。
可以采用多点夹持、对称夹持等方式，以提高零件的稳定性和刚度。
合理设计夹具，避免对零件表面产生明显的应力集中，也是重要的改进措施。
4. 控制加工温度和冷却方式薄壁零件的加工过程中，应注意控制加工温度，避免过热造成变形和材料软化。
合理选择冷却方式，可以有效降低加工温度，并提高加工质量。
5. 优化加工路径和策略在数控加工过程中，优化加工路径和策略是提高加工质量和效率的重要手段。
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
典型薄壁零件数控铣削加工工艺是指在数控铣床上对薄壁零件进行加工的一种工艺。
薄壁零件是指壁厚相对较薄的零件，通常壁厚在0.5mm至4mm之间。
薄壁零件的加工对加工工艺要求较高，因为薄壁零件的刚性较差，容易产生形变和变形。
在加工过程中需要考虑如何处理薄壁零件的刚性问题，以保证加工质量。
首先需要注意的是薄壁零件的夹紧方式。
由于薄壁零件的刚性较差，夹紧时容易导致零件变形或变形，因此需要选用合适的夹具来夹紧薄壁零件。
一般情况下，可以使用弹簧夹具或软质夹具来夹紧薄壁零件，以减少对零件的变形。
其次需要注意的是刀具的选择。
由于薄壁零件的刚性较差，加工时很容易产生振动和共振现象，因此需要选择合适的刀具来加工。
一般情况下，可以选择刚度较高的刀具，以减少振动和共振的产生。
加工过程中需要注意控制进给速度和切削速度。
由于薄壁零件的刚性较差，加工时进给速度和切削速度过高会导致零件变形或变形，因此需要适当降低进给速度和切削速度，以保证加工质量。
还需要注意切削冷却液的选择和使用。
切削冷却液可以有效降低切削温度，减少切削力和切削热，从而减少对零件的影响。
在加工薄壁零件时，可以选择适当的切削冷却液，使其能够有效地冷却切削工具和工件。
需要注意加工工艺的优化。
在加工薄壁零件时，可以通过优化加工工艺参数，如刀具切削用量、刀具切削轨迹、加工顺序等，以提高加工效率和加工质量。
典型薄壁零件数控铣削加工工艺需要注意薄壁零件的夹紧方式、刀具的选择、进给速度和切削速度的控制、切削冷却液的选择和使用以及加工工艺的优化，以确保加工质量。
薄壁零件的加工精度及注意事项
薄壁零件的加工精度及注意事项影响薄壁零件加工精度的因素1.易受力变形：由于工件壁薄，在夹紧力作用下容易变形，影响工件的尺寸精度和形状精度；2易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制;3易振动和变形：在切削力尤其是径向切削力的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
如何提高薄壁零件的加工精度为了提高产品的合格率，我们综合考虑工件的夹紧、刀具的几何参数和编程。
实践证明，零件精度得到有效提高，产品质量得到保证。
1、利用零件的整体刚性加工薄壁零件随着零件壁厚的减小，其刚度降低，加工变形增大。
因此，在切割过程中，应尽可能使用零件的原始零件作为切割零件的支撑，以使切割过程处于更好的刚性状态。
例如，对于腔体中带有腹板的空腔部件，在加工过程中，铣刀从坯料中部以螺旋方式切割，以减小腹板上的垂直分量的压力，使Milles达到深度方向的尺寸，然后从中间延伸到周围到侧壁。
当内腔深度较大时，应按上述方法进行多层加工。
这种方法可以有效地减少切削变形及其影响，并减少因刚度降低而可能产生的切削振动。
2、采用辅助支撑对于薄壁型腔零件的加工，关键问题是解决夹紧力引起的变形。
因此，可以通过在空腔中添加薄膜轮胎、橡胶薄膜轮胎或硬质薄膜轮胎来提高零件的刚度，抑制零件的加工变形；或采用石蜡、低熔点合金填充法等工艺方法加强支撑，以减少变形，提高精度。
3、设计工艺加强筋，提高刚性对于薄壁零件，增加工艺筋条，以加强刚性，是工艺设计常用的手段之一。
4.对称分层铣削允许均匀应力释放毛坯初始残余应力对称释放，可以有效减小零件的加工变形。
对厚度两面需进行加工的板类零件，采用上下两面去除余量均等的原则，进行轮流加工，即在上平面去除δ余量，然向后转，去掉另一侧的边缘。
在加工过程中，采用依次减小余量的原则。
旋转次数越多，应力释放越彻底，加工后工件的变形越小。
5、刀具下刀方式的优化切削方法直接影响零件的加工变形。
浅谈薄壁类零件高效铣削加工方式
其实对于曲轴零件，主要是起到承载负荷的作用，为了 满足现代汽车发动机品质需求，需要将其性能及质量不断提 升，为此对曲轴加工主要机床就提出了较高的要求。随着行 业不断地发展，一些新工艺和技术不断出现，象圆角滚压、止 推面挤压加工和内螺纹挤压加工等，这些工艺都需要相应的 设备支撑，如果一直使用传统的设备，那么一些问题就会逐 渐显现出来。因此对曲轴加工主要机床进行调整和升级非常 必要。另外，曲轴相关企业为了更好地满足发展的需求，获 得良好的经济效益，不仅对曲轴加工技术进行升级和更新， 对主要机床也进行了更新换代，保证曲轴加工的品质。
由于采用小切削量、高切削速度参数，使切削力相对减 少了 30% 以上，同时零件径向切削力的减幅会尤其明显，可 以有效减少日常的刀具磨损，提高刀具使用寿命。
式也可以减少垂直分力对进刀区域的压力，避免加工变形。
３ 典型薄壁零件铣削加工分析
３．１ 零件结构分析 图 1 为某薄壁板类零件，外形尺寸 239.4 mm×147.5 mm
２ 解决零件加工变形的有力措施
２．１ 刀具路径优化
通过实验论证可以发现，零件壁厚与零件整体刚性成正
比，即随着零件壁厚降低零件刚性也降低。而在机械加工中 均会随着不同程度得到切削振动，当零件刚性不足时，会加 速和加重这种切削振颤，极大地影响零件的加工精度和加工 质量。
为了使切削过程具备稳定性和可靠性的特点，保证加工 质量，一般普遍采用而且最为有效的方法就是从刀具路径优 化着手。主要方法有 ：第一，合理安排切削加工顺序，配合 粗、半精、精加工方式合理选择各个加工平面顺序，选择相 对尽可能少的走刀路径、换刀次数、装夹次数 ；第二，铣削 复杂型腔或镂空面积较大的零件时，可以先将零件未铣削部 分做为正在铣削部分的支撑面，这种分步铣削的方式可以有 效提升复杂型面的加工刚性 ；第三，在切削参数方面，采用 大径向切深、小轴向切深的分层铣削方式，特别是在一些深 腔底面和侧面加工中，采用高转速、小进给、小切削深度参 数设定的方式，可以有效提升切削加工稳定性，使刀具、工
浅谈薄壁零件的铣削加工技术要点
浅谈薄壁零件的铣削加工技术要点Hessen was revised in January 2021浅谈薄壁零件的铣削加工技术要点摘要：薄壁零件的数控铣削加工因薄壁件自身的特点决定了其加工难度极大，制造工艺复杂。
本文就薄壁件的特点及加工方法理论进行分析，提出薄壁零件的数控铣削加工中变形控制的相应措施及改善方法。
关键词：薄壁零件加工；数控铣；加工变形薄壁零件在工程上应用广泛，具有重量轻、强度高、造型美观等突出特点，薄壁零件按照空间几何形态通常可分为以细长轴为代表的二维薄壁构件和以薄壁件为代表的三维薄壁零件。
此类零件的共同特点是受力形式复杂，刚度低，加工时极易引起误差变形或工件颤振，从而降低工件的加工精度。
特别是当零件的形状和加工精度要求较高时，对振动、切削力大小及波动、切削温度、装夹方式均十分敏感，往往未加工到规定的尺寸，零件已经超出了精度要求，因此，薄壁零件的加工制造难度极大，成为国际上公认的复杂制造工艺问题。
1 薄壁零件加工技术发展的现状薄壁零件在现代工业技术中占有很重要的战略意义，国内外的学者专家都做了很深入的研究。
欧美等制造业比较发达的国家针对薄壁零件的结构特点，应用的技术主要有：（1）从加工工艺系统的整体刚度考虑，提出充分利用零件的整体刚性变形控制方案；（2）在机床方面，提出了平行双主轴联动精度控制方案；（3）在装夹方面，提出了用低熔点合金填充或使用真空夹具精加工零件的方案；（4）在切削用量方面，提出了变进给速度加工方法，通过工艺方法实验与计算机模拟仿真相结合，提高效率和可靠性；（5）采用有限元仿真预测加工变形，再利用数控补偿技术进行适当主动误差补偿，从而提高薄壁零件的加工精度。
而在我国，由于缺少高精的理论计算和相关的试验数据，在这方面的研究还处于起步阶段，无论是振动加工技术还是高速切削技术都是处于摸索阶段，缺少必要的工艺技术数据，在实践中应用还不深入精准。
在实际生产加工中，大多采用低转速、小进给、多次空走刀等方法控制加工变形，应用手工或三坐标检验。
谈航空航天薄壁框体零件的高效加工问题
谈航空航天薄壁框体零件的高效加工问题分析航空航天薄壁框体零件的高效加工工艺。
针对目前所出现的薄壁零件加工问题，分析其变形原因和有效控制措施，以此得到航空航天薄壁框体零件的高效加工工艺。
采用数控高速加工工艺，粗加工-时效处理-半精加工-精加工的工艺原则，“小切深，快刀走”的走刀方式，合理计算精加工余量，能有效提高加工效率，实现薄壁框体零件的高效加工。
数控高速加工工艺不但可以提高航天航空薄壁框体零件的加工效率，还可对零件加工变形问题进行有效控制，实现其零件的高效加工，可推广使用。
标签：薄壁框体零件；加工工艺；高效加工薄壁零件因具有刚性好、总质量轻等优点被广泛应用于航空航天领域中，其形状复杂，精度要求较高。
但薄壁零件在加工过程中，常会出现难以装夹和塑性变形情况，造成加工精度降低，产品品质差，生产效率低下现象。
某壳体零件就是薄壁件的一种，本文通过分析框体薄壁零件的加工工艺，总结了有效控制薄壁件切削加工变形的工艺措施和提高加工效率的方法。
1 框体零件加工变形的原因分析1.1 材料加工过程中残余应力的释放薄壁框体零件的残余应力包括：毛坯初始残余应力及材料加工过程中的切削残余应力。
由于框体零件结构复杂且去除材料较多，材料在切削过程中，因刀具与加工面、切屑之间相互摩擦、挤压，会在零件表层内部容易产生很大的残余应力。
这种残余应力与毛坯初始残余应力相互作用，致使零件某些局部发生塑性变形，造成不同程度的误差。
1.2 刀具对工件的削切作用在使用刀具削切材料的过程中，刀具和切削工件之间进行摩擦，会产生切削力和切削热，在切削力和切削热共同作用下，易造成材料的回弹变形、塑性变形。
薄壁零件在切削力的作用下，会出现切削震颤而引起加工变形，且变形趋势很难把握。
切削热造成了零件各部位温度不均，影响零件的表面品质和加工精度。
1.3 工件的装夹工艺工件的装夹工艺是影响薄壁件制造的首要条件，夹紧力位置、夹紧力和装夹方案等都是引起薄壁件变形和出现误差的因素，装夹不当可直接引起加工变形。
薄壁零件加工工艺方法分析
薄壁零件加工工艺方法分析摘要：为解决薄壁零件在机械加工中易变形、尺寸公差、形位公差难于保证的问题，文章通过合理安排工艺路线、高速铣、对称分层铣削、增加工艺加强筋的加工方法，有效地降低了零件在机械加工过程中的变形，提高了零件精度，为类似薄壁件的加工提供了参考。
关键词：高速铣;对称分层铣;加强筋薄壁零件以质量轻、节约材料、结构紧凑等优点，已广泛应用于航空航天工业。
但该类刚度较低，易变形，加工精度难以保证，直接影响到产品的加工质量。
1 引起薄壁件变形的因素分析引起薄壁件变形的因素，如图1所示。
对影响薄壁件加工精度的因素有所了解后，我们通过对工艺参数进行合理设置，对工艺路线进行合理安排刀具参数、走刀路径与方式等方面进行考虑及优化，控制影响变形的可控因素，从而减小零件变形。
2 装夹方式的合理选择对于薄壁件而言，零件的装夹是一个非常重要的问题。
在选择定位基准进行装夹时，通常选用面积较大、精度较高的面，装夹点应尽可能对称。
常用装夹方式有：虎钳、压板、三爪卡盘。
对于铣加工来说，通常时采用虎钳在工件两端施加作用力而夹紧，但对于薄板类来说容易造成装夹变形，如图2所示，压板装夹如图3所示。
而压板装夹不仅可以解决受夹紧力装夹变形的问题，而且四周铣削后，切断前，零件与毛坯之间有0.1～0.2 mm的粘接，所以内应力的产生不会造成零件有较大变形。
现在对于精度特别高的零件采用真空吸盘直接吸附零件，不需要额外的外力夹紧工件，从而能有效的减小零件变形。
3 数控铣削方式的合理选择零件加工中，在其它条件不变，加工时间的长短取决走刀轨迹的长短。
因此合理选择走刀轨迹对提高加工效率有很大影响。
对于腔体类零件一般走刀轨迹有行切法和环切法两种，如图4所示。
与行切法相比，零件受对称切削力，应力释放均匀，可一定程度上提高零件的加工精度。
同时，当零件上有对称腔体时，不宜一个腔体加工完再加工另一个腔体，采用分层对称环切可有效控制产品的质量。
精加工时，一般内腔已经进行了粗加工，这时再加工腔体外壁时，尤其由于薄而长的零件。
薄壁零件控制加工变形的工艺方法
１ 理 论 分 析
１１ ． 加 工 误 差 的 来 源
式 中： 为 工 件 的位 移 ； 为 等 效 阻 尼 比 ； Ｕ 。为 固 有 频 率 ； ｏ 系 统 在 点 Ｙ 的 动 态 切 削 力 ；ｋ 为 等 效 刚 度 。 Ｆ为 在 分 析 模 型 中 ， ｈ ｖ ｎ ｔ提 出 刀 具 刚 性 要 高 于 壁 Ｔ ｅｅｏ
性 好 ， 结 力 强 ，溶 解 速 度 快 ，价 格 便 宜 ， 局 部 或 整 粘 可 体 地 增 强 非 刚 性 零 件 的 刚 性 。 加 ＿ 完 毕 后 ，把 零 件 加 ３ ２
料 的 加 工 。 如 采 用 带 有 特 殊 涂 层 的 硬 质 合 金 刀 具 ，在
热 或 放 入 水 中 ，聚 合 物 可 自 行 与 零 件 脱 开 ， 但 在 加 工
方 案 ｌ 水 射 流
２ 加 工 中心
加 工 时 间／ 工 费 用 ／ 增 加 新 设 备 或 工 装 Ｉ加 ｌ 元 ２
２５ ．
２２ ３
１５ ２
水 射 流 加 工 整 套 设 备
４ 方 案 对 比
表 ２列 出 ４ 种 方 案 分 别 加 工 同 一 件 转 子 端 板 （０ ４
薄 壁 零 件 中 主 要 的 工 艺 方 式 。 如 图 ２所 示 。 管 状
薄 壁零 件 内孔放
收 稿 日期 ：０ １年 １ ２１ ２月
置 护 轴 ， 当 车 削
表 ２ 对 比 数 据
屑 进 入 分 度 盘 孔 内影 响 插 销 的 插 入 。 定 位 键 安 装 于 底
盘 的 底 部 ， 于 控 制 底 盘 绕 Ｚ轴 旋 转 的 自 由 度 ， 证 底 用 保 盘 水 平 中 心 线 与 铣 床 工 作 台 平 行 ， 即 保 证 了 加 工 后 的 每 一 槽 水 平 中 心 线 都 通 过 转 子 端 板 中 心 （ ４） 图 。
高强度铝合金薄壁件铣削加工变形控制的研究
高强度铝合金薄壁件铣削加工变形控制的研究作者：雷晓燕来源：《知识文库》2019年第15期航空产品中常使用高强度铝合金航空薄壁结构，但其在铣削加工中极易出现变形问题，增加制造难度，本文对造成薄壁件结构变形因素进行分析，提出预防与控制变形工艺措施。
近年来，航天工业发展迅速，对航空航天的产品设计理念产生极大影响。
零件设计逐渐向复杂化、整体化与薄壁化发展，同时要求其的整体结构强度提高，装配环节简化，飞机自重降低。
然而，高强度铝合金航空薄壁件的铣削加工问题使航空制造业面临新挑战，该构件刚性差、结构复杂，且若材料的去除量大时无法控制加工尺寸与变形的稳定性，降低产品的一次性合格率。
此为我国航空航天的生产领域中一个瓶颈，而且，高强度铝合金航空薄壁结构件的加工变形控制成为一个有待解决的问题。
在铣削加工中，造成造成薄壁结构件发生变形因素较多，如工艺参数、夹具、机床、刀具、工件等，主要因素为材料内部残余应力、工装夹具装夹力与加工过程切削力。
1.1 材料内部的残余应力在无外力荷载的作用下，材料内部残余应力处于平衡状态，毛坯为不变形状态。
当薄壁的结构构件加工过程中残余应力毛坯材料一旦被去除，释放残余应力，使原有平衡状态打破，在加工完成以后，重新分布应力，新平衡状态产生，造成加工变形。
在薄壁结构的加工过程中具有较高的材料去除量，高达90%，这就使得释放残余应力所造成的加工变形十分明显。
1.2 加工过程的切削力加工板框类薄壁结构件方式以铣削为主，材料在铣刀的挤压作用下，剪力失效，去除材料基体，使得工件和铣刀的前后刀面间由强烈变化的切削力。
薄壁结构件的刚度降低，在切削力作用下局部弹塑性变形，工件表面质量与加工精度降低。
此外，铣削时工件加工表面出现塑形变形，且与其他部位弹性变形发生互相牵制，并有新加工应力形成，材料内部的原有应力分布状态进一步改变，最终造成加工变形。
1.3 工装夹具的装夹力薄壁结构件在铣削加工中，装夹方案对加工变形产生较大影响。
航空发动机薄壁件加工技术分析
航空发动机薄壁件加工技术分析摘要：本文首先详细分析航空发动机薄壁件特点，并且结合航空发动机薄壁件加工流程，进一步总结出航空发动机薄壁件优化策略。
关键词：航空发动机薄壁件；加工技术；原材料；精细加工在航空发动机内部结构生产过程中，薄壁件是确保其运转质量的重要零件之一，由于零部件自身结构壁薄、刚性较差，所以一旦进行外部结构生产，则极易导致其内部产生形变问题，无法确保加工质量。
为此技术人员需要根据零部件生产需求和技术特点，科学、合理的使用辅助支撑结构，有效增加零部件基础刚性，从而保证零部件专业技术需求。
一、航空发动机薄壁件特点为了进一步保证航空发动机零部件加工水平，所以一般所选择的研究目标和对象普遍为大直径的薄壁件、多个级别的凹槽环境零部件等，并且所加工的原材料一般为钛合金锻造零部件。
其中航空发动机薄壁件在加工和技术操作过程中，需要在零部件外部圆形多个位置上安装叶片和燕尾榫槽，所以零部件在加工时，需要将其最大直径数值设定为1000毫米，其零部件基础高度为500毫米，最小零部件内部厚度为3毫米左右，所以该零部件自身属于最大径直的薄壁环形零部件。
由于所有的零部件外部表面的粗糙程度一般为1.6米左右，所以在生产过程中，此种全新的航空发动机薄壁件结构模式越来越常见，同时也成为了现阶段航空发电机核心零件之一，但是由于该零部件结构刚性较差，所以为后续零部件制造和加工带来了较多的问题和困难，零件结构如简图1所示[1]。
图1发动机零部件结构图二、航空发动机薄壁件加工流程为了保证航空发动机自身运行质量水平和效率，航空生产企业应该根据零部件生产实际情况进一步明确其内部结构生产方案，如表1，航空发动机薄壁件生产方案。
表 1航空发动机薄壁件生产方案正时罩缸盖罩机油盘零部件所属结构特点薄壁件厚度2毫米（*） 1.6毫米（*）3毫米-3毫米无筋（*）纵筋（*）加强筋布置环装钢筋少筋（*）横筋由表1能够进一步得知，航空发动机薄壁件所研究目标材料为整体结构体零部件锻造，所以各个零部件表面加工余量相对较大，实际进行生产工艺路线时需要进一步考虑零部件生产几何结构特点，以及结构余量分布情况等，以此作为基础条件设定科学、合理的加工流程和顺序，防止零部件在生产环节上的切削位置产生剧烈变化。
浅谈如何提高薄壁零件的加工精度
浅谈如何提高薄壁零件的加工精度作者：韦福丹来源：《职业·下旬刊》 2011年第10期文/韦福丹薄壁零件因具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，已广泛应用在各工业机器及零部件中。
但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极易变形，使零件的形位误差增大，尺寸精度也不高，不易保证零件的加工质量。
对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分考虑工艺问题对零件加工质量的影响。
为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，以有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证加工精度，为今后更好地加工薄壁零件提供经验及借鉴。
一、影响薄壁零件加工精度的因素易受力变形：因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度(如图1所示)。
易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难以控制；易振动变形：在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度。
如何提高薄壁零件的加工精度，成为我们技工教育工作者和车削加工人员的一个课题。
在校企合作零件生产加工中，我们遇到了如图2所示的一种薄壁零件，因为螺纹部分臂厚只有2mm，为了保证加工精度，我们必须得从工件的装夹、刀具的几何参数、切削工艺参数的合理选择、程序的正确编制等几方面进行综合考虑。
二、工件结构特点及技术分析从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两点：第一，主要因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有2mm，材料为45号中碳钢，生产批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠。
而我们通常都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，如果车削M24×1.5螺纹，受力将很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
臂梁或板，由悬臂梁理论可知上部刚性最
３薄壁件加工试验与讨论分析
弱．而越靠近根部刚性越好，越不易被激 振。铣刀作用在工件上时，其瞬时铣削力相当于外部
试验加工的工件壁厚很薄，仅为ｌｍｍ，壁高达３０ｍｍ， 采用小的切削参数（ａ。－－０．２ｍｍ，ａｖ－－０．５ｍｍ，产１０ ０００ｍｍ／ ｍｉｎ，ｎ＝１８ ０００ｒ／ｍｉｎ）进行加工时，也难以避免发生颤
Ｆｉｇ．７ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｉｎ—ｗａｌｌ ｐａｒｔ
由于其刚性高，不易被激振，相当于对图７ｄ所示工件 进行加工，悬长变短，其工件刚性必定要高，而刀具作 用在工件的实际作用点在刀具切削工件的位置，即实 际切深所示位置。因此，没有发生颤振。从稳定域角度 分析，随着刀具从工件壁顶部向下加工，实际刀具工件 相互作用位置的刚性不断增加，使得稳定切深变大， 从而使采用的切削参数由在稳定域曲线之外变成在 稳定域之内，从而由原来的颤振切削转变为稳定切削。
图２工件草图
Ｆｉｇ．２ Ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ
“机床一工件”系统动力学模型数学表达式为
托 “ ｍ ¨戈
．髫
髫＝
～
～
■ ＝Ｃ ￡
ｏ
／Ｌ ２
州∑脚州∑！ｔ ｍ
一ｙ
托 ～
“ ．ｙ
～ ｙ＝
‘ Ｃ ＝ ／Ｌ，Ｌ ｔ 、，、，
根据卜述系统动力学模型，我们只须分别对Ｘ、ｙ
方向进行模态试验，测得“机床一刀具”系统和“机床一
工件”系统的频率响应函数，然后进行模态分析，辨识
出各方向的各阶模态参数，从而为颤振稳定域的计算
提供条件。
２试验方法与仿真分析
２．１试验系统的搭建 对于“机床一刀具一工件”系统进行力锤冲击试
验【埔。７】．并采用模态参数辨识方法计算出系统动态特 性参数，为稳定域的计算提供参数。
试验测试设备：ＭＳＣ一１冲击力锤；相应的５００ｋｇ 力传感器；ＹＤ６７小型加速度传感器（灵敏度：０．３ｐｃ／ ｍ－ｓ。２，频带范围：１～１８ ０００Ｈｚ，重量＜３９）；ＤＬＦ一３型四 合一两通道电荷放大器（衰减率＞１４０ｄＢ／ｏｃｔ，具有电 荷／电压放大、抗混滤波和积分功能）；数据采集器（ＡＤ 转换精度１２位，可实现四路同步采集，最高采样频率 ５０ｋｓｐｓ）；便携式电脑１台。 ２．２试验工件的设计
作者所在的课题组对加工颤振问题进行了比较 系统的研究．在前人研究ｌｌＯ－１２Ｉ的基础上开发了基于铣 削过程的动力学仿真优化系统和机床动力学特性测 试分析系统１１３－１５１。本文针对航空制造中薄壁结构件的 加工颤振以及切削效率低下问题进行了分析和研究， 提出了一种解决薄壁工件加工颤振问题、提高切削效 率的方法。并验证了该方法的正确性。
激励，同时激励“机床一刀具”和“机床一工件”系统。当 铣刀加工薄壁上部时（见图７ｂ），相当于给这个悬臂 梁的头部一个激励，由于头部的刚性极弱，工件被激
振（见图６ａ），但颤纹局限在薄壁的中间部位的靠上
振起来，加工发生颤振；而接近根部的部位（见图７ｃ），
２伽１９年第３期·航空制造技术９１
万方数据
图７ 薄壁零件加工示意图
“机床一刀具”系统动力学模型数学表达式为
口ｋ茹＋ｃｃＩ互＋后ｃＩ戈２三‘２Ｅ（ｔ）； 。。，
％夕＋ｃｃ，夕＋后ｑ产；‘＝‘（ｃ）
２００９年第３期·航空制造技术８９
图１“机床一刀具一工件”系统动力学模型 Ｆｉｇ．１ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｍｏｄｅｌ ｏｆ
“ｍｓｙｓｔｅｍ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｈａｔｔｅｒ Ｃｈａｔｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｌｏｂｅｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｔｈｉｎ－ｗａｌｌ ｐａｒｔ
在航空制造领域，为了减轻重量和减少装配工作 量，大量采用整体薄壁结构件。这种结构件的形状复 杂，刚性差，材料去除率高达９０％以上【ｌ－２１，对切削加工 提出了新的技术要求。国内外对此进行了理论和试验 研究【ｌ－９１。文献『１１从控制加工变形、提高效率方面研究 了薄壁整体结构件的高速铣削工艺优化问题；文献［２】 提出了薄肇零件铣削加工的振动模型，并实际分析、 验证了模型的准确性；文献［３］叙述的是薄壁零件加工 中的变形预测和仿真；文献【５】叙述的是薄壁零件圆周 铣削过程的系统仿真程序用于检测工艺的合理性和 优化工艺参数；文献［６］叙述的是加工变形控制问题； 文献【７】叙述的是装夹变形，以及对薄壁件装夹方案进 行的优选；文献ｆ８１叙述的是腹板的加工变形规律，以 及相应的变形控制方案；文献【９】叙述的是薄壁铣削加 工的让刀误差问题。目前，国外学者基于有限元建模。
航空领域中大量的整体铝合金薄壁结构工件为 框格型，根据这一结构特点，我们设计了一个“日”字 型铝合金薄壁结构工件（如图２所示）作为试验件代 替实际薄壁结构件，对其进行加工工艺过程分析、动 力学分析以及试验验证。
９０航牢制造技术·２１１０９年第３期
万方数据
２．３薄壁工件的有限元仿真分析 通过有限元分析町以获取工件的动力学特性
图３颤振稳定域仿真结果 （ａ。＝２０ｍｍ；ｆ＿－１０ ０００ｍｍ／ｍｉｎ）
Ｆｉｇ．３ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｃｈａｔｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｌｏｂｅｓ
根据工件有限元仿真结果，选择工件刚性最弱的 部位进行锤击试验，获得其动力学特性，与“机床一刀 具”系统的动力学特性相结合（考虑工件动态特性）计 算弱刚性情况下的颤振稳定域，如图４所示（％＝ ２０ｍｍ；厂＿１０ ０００ｍｍ／ｍｉｎ）。与图３相比较，稳定域极 低。而且极易发生颤振。
４新的加工工艺方法与试验验证
针对弱刚性薄壁件铣削加工，本文提出了保持工 艺系统高刚性的加工过程工艺优化与铣削加工动力 学仿真结合的综合优化方法进行薄壁结构件无颤振 高效加工。
原有加工工艺过程是，采用满刀进行铣削加工， 先铣完左腔后再铣右腔，铣完右腔后，采用槽铣进行 外壁铣削。加工结果（见图６）显示：在中间筋板和壁 板外侧发生了严重的颤振，加工表面存在振纹。振纹 的产生是由于铣削筋板和外壁时，采用的切削参数处
在翻板铣ＡＥＲＯＳＴＡＲ ２５００ＴＭ上，针对２０ｒａｍ直 径的硬质合金铣刀进行锤击试验。并在视工件为刚性 的情况下计箅颤振稳定域曲线，仿真结果如图３所示 （采用的切削参数为：径向切削宽度ａｅ＝２０ｍｍ，切削速 度厂＿１０ ０００ｍｍ／ｍｉｎ）。图中的数据点是实测结果。
墨
于
隧 恩
董
主轴转速，以ｒ·ｍｉｎ－１）
１基本原理
“机床一刀具一工件”是一个很复杂的系统。可以看 作许多集中质量通过“弹簧一阻尼”连接起来的多自由 度动力学系统，其动力学特性直接影响动态切削过 程。对于立铣加工来说，我们可以通过等效处理把复 杂的“机床一刀具”系统和“机床一工件”系统分别简化 为Ｘ（进给）、Ｙ（法向）两个相互垂直方向的“弹簧一阻 尼”多自由度系统，建立如图ｌ所示的动态铣削模型。
间位置上部发生颤振，而下部和其他位置
主轴转速川ｒ·ｍｉｎ。１）
未发生颤振。原因在于工件薄壁上部的刚 性比下部弱。中间比两侧弱。通过建立一
图５ 刀具不同悬伸量对颤振稳定域的影响
个简化的工件局部模型（见图７ａ）对这种
Ｆｉｇ．５ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｏｖｅｒｈａｎｇ ｏｆ ｃｕｔｔｅｒ ｏｎ ｃｈａｔｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｌｏｂｅｓ 现象进行分析，此模型可以看作细长的悬
试验研究和工程应用表明。加工颤振对刀具悬长 的改变敏感（见图５，采用五坐标数控加工中心Ｋ１９７；刀 具直径１２．７ｍｍ）。因此需要控制刀具的悬伸量（图中 ３条曲线分别为刀具悬伸量４０、５５、７０ｍｍ）。
学术论文
（ａ）采用小切削参数
量
｛
毋
隧 恩
皿岳
（ｂ）采用大切削参数
磐
图６用不同切削参数加工的工件表面
万方数据
将工件与机床的动态特性进行耦合，从颤振的角度开 展了薄壁零件的铣削加工研究１４１。以上介绍的主要是 从加工变形、振动方面开展的大量研究，从颤振角度 开展的研究较少。
目前，国内铝合金薄壁工件高速铣削过程中出现 的颤振现象严重困扰着工艺人员。尤其是深腔薄壁件 的高速铣削加工，已成为研发和生产的瓶颈。虽然采 用基于动力学原理的铣削加工颤振稳定域仿真结果 选取的切削参数基本可以避免加工颤振问题，但是， 薄壁工件的弱刚性（远低于“机床一刀具”系统的刚性） 致使颤振稳定域的切深很低，切削效率差。在加工深 腔薄壁件时。大的刀具悬伸量导致“机床一刀具”系统 刚性降低，使这个问题更加突出。由此可见，要在保证 加工质量的前提下提高切削效率，应当采用避免在弱 刚性条件下高速铣削薄壁工件的方法。
及其振动变形情况。采用壳体结构。单元类型采用 Ｅｌａｓｔｉｃ ４ｎｏｄｅ ６３，采用Ｍａｐｐｅｄ方式进行网格划分。
从有限元动力学分析的各阶云纹图中可以发现， 工件刚性最弱之处也是振动位移最大的位置，位于各 个壁板中间靠上的部位．在实际加工中，也正是这些 部位的颤振最严重，加工表面质量最差。 ２．４颤振稳定域仿真计算
学术论文 ＲＥＳＥＡＲＣＨ
航空薄壁件铣削加工中保持工艺系统高刚性方法
Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｈｏｌｄ Ｈｉｇｈ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｉｎ Ｍｉｌｌｉｎｇ Ａｅｒｉａｌ Ｔｈｉｎ—ＷａｌＩ Ｐａｒｔ
北京航空航天大学机械工程及自动化学院 李广旭 刘 强
【摘要】针对航空铝合金薄壁工件铣削加工时易 出现的颤振以及切削效率低的问题．从动力学角度出 发进行了深入的分析研究，提出了通过采用保持工艺 系统高刚性的加工过程工艺优化与铣削加工动力学 仿真结合的方法进行铣削加工。试验结果证明本法可 以收到很好的效果，较好地解决了航空铝合金薄壁结 构工件加工的颤振问题。提高了工件的加工表面质量 和切削效率。
关键词：颤振颤振稳定域仿真 薄壁工件 【ＡＢＳＴＲＡＣＴ】Ｔｈｅ ｃｈａｔｔｅｒ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ａｎｄ ｌｏｗ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ａｅｒｉａｌ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌ—