隨著飛機(jī)性能要求的進(jìn)一步提高,現(xiàn)代航空工業(yè)中大量使用整體薄壁結(jié)構(gòu)零件咖刃。其主要結(jié)構(gòu)由側(cè)壁和腹板組成,結(jié)構(gòu)簡潔、尺寸較大憾筏、加工余量大僵缺、相對剛度較低,故加工工藝性差。在切削力踩叭、切削熱磕潮、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)加工的重要約束锋辩。為此,國內(nèi)外學(xué)者針對銑刀的特殊結(jié)構(gòu)與機(jī)床特性,通過大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究建立若干種動(dòng)暖经、靜態(tài)銑削模型,利用有限元技術(shù)模擬分析刀具和工件的加工變形,并由此提出了一些有效的銑削方法,使薄壁件的加工技術(shù)有了一定的突破。本文概述了國內(nèi)外關(guān)于薄壁結(jié)構(gòu)的高效銑削加工技術(shù),并進(jìn)行了分析討論叽燃。

1薄壁結(jié)構(gòu)的側(cè)壁加工

1)充分利用零件整體剛性的刀具路徑優(yōu)化方案

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)定性缕沟。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。J.Tlusty等人提出了充分利用零件整體剛性的刀具路徑優(yōu)化方案校惧。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)葛暇。

如圖1所示,對于側(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))竣篷。為防止刀具對側(cè)壁的干涉,可以選用或設(shè)計(jì)特殊形狀銑刀,以降低刀具對工件的變形影響和干擾(見圖1(b))尼软。

圖1薄壁(側(cè)壁)加工示意圖

對于較深的型腔和側(cè)壁的高效銑削加工,J.Tlusty等人在研究動(dòng)態(tài)銑削的基礎(chǔ)上,提出合理的大長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)整刀具的懸伸長度來調(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)壁傲丹。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便透。

2)平行雙主軸加工方案

平行雙主軸加工方案由日本巖部洋育等人提出。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酬俯。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,但是效率比較低航厚。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)半徑锰蓬、有效長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)幔睬。采用平行雙主軸加工方案,由于工件兩側(cè)受力為對稱力,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。

圖2單軸銑削示意圖

圖3雙軸銑削示意圖

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