隨著飛機性能要求的進一步提高,現(xiàn)代航空工業(yè)中大量使用整體薄壁結(jié)構(gòu)零件德澈。其主要結(jié)構(gòu)由側(cè)壁和腹板組成,結(jié)構(gòu)簡潔父吧、尺寸較大汇光、加工余量大俩孽、相對剛度較低,故加工工藝性差猬听。在切削力、切削熱患达、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记令。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。為此,國內(nèi)外學(xué)者針對銑刀的特殊結(jié)構(gòu)與機床特性,通過大量的理論分析和實驗研究建立若干種動习劫、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)有了一定的突破咆瘟。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),并進行了分析討論。

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)定性诽里。大量的實驗工作證明,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)量和加工效率袒餐。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。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)须肆。

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),采用大徑向切深匿乃、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))。為防止刀具對側(cè)壁的干涉,可以選用或設(shè)計特殊形狀銑刀,以降低刀具對工件的變形影響和干擾(見圖1(b))豌汇。

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幢炸。在較高的機床主軸轉(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,可用較大的軸向切深銑削深腔和側(cè)壁。實驗結(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拒贱。

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宛徊。由于銑削力的作用,工件的側(cè)壁會產(chǎn)生“讓刀”變形(見圖2),因此,應(yīng)用一個立銑刀很難實現(xiàn)薄壁零件的高精加工。常規(guī)的小進給量和低切深的方法雖然可以滿足一定的加工精度,但是效率比較低逻澳。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闸天。該方法需要同時應(yīng)用兩個回轉(zhuǎn)半徑、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)士敬。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侧碍。

圖2單軸銑削示意圖

圖3雙軸銑削示意圖

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