薄壁件铣削路径的研究现状

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1、薄壁件铣剀路径的研究现状米ResearchStatusonThin-WallPartMillingPath沈阳理工大学机械工程学院王志刚王凡姜增辉王志刚沈阳理工大学机械制造及其自动化专业硕士研究生．主要从事高速切削技术和加工工艺的研究。薄壁零件普遍具有结构复杂、变厚度、曲面曲线结构多、协调精度要求较高等特点，目前此类零件都采用数控铣削的方法来加工【l】。但在加工过程中由于零件刚度差等多种原因，容易产生变形，因而难以控制加工精度和达到较高的加工效率。薄壁件的加工效率及变形误差，很大程度上取决于走刀策略。随着走刀路径的不同，工件内原有的残余应力释放顺序也不同，同时由

2、于加工中切削}国家科技重大专项(2012ZX04003一061)资助。98航空制造技术·2013年第14期随着走刀路径的不同，工件内原有的残余应力释放顺序也不同。同时由于加工中切削力与切削热的作用，产生新的应力，新应力与原有残余应力的耦合作用也不相同．从而造成工件变形程度不一。因此对薄壁件铣削路径的研究是十分必要的。力与切削热的作用，产生新的应力，新应力与原有残余应力的耦合作用也不相同，从而造成工件变形程度不一。因此对薄壁件铣削路径的研究是十分必要的。路径规划特征及原则铣削路径是指铣削加工过程中刀具相对于被加工零件的运动轨迹和运动方向，即指刀具从对刀点开始运动起

3、，直至返回该点并结束加工程序所经过的路线，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。铣削路径也是编制程序的依据之一。因此为了避免刀具位置和切削速度在加工中的突然变化，从而能够输出光滑、平顺的刀具路径，加工时刀具路径规划应遵循如下原则‘圳。(1)在确定铣削路径时最好画一张工序简图，这样可为编程带来不少方便。铣削路径应能保证被加工工件的加工质量。为了保证工件轮廓表面的表面粗糙度满足要求，最终轮廓表面应安排最后一次走刀连续加工出来。(2)应尽量使走刀路径最短，减少空行程时间，以提高加工效率，合理选用铣削加工中的顺铣或逆铣。一般来说，数控机床采用滚珠丝杠，运动间

4、隙很小，因此顺铣优点多于逆铣。还要选择工件加工变形相对较小的加工路线。(3)根据工件的形状、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数，合理设计刀具的切人与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。刀具的进退方向及路线要认真考虑，以尽量减少接刀痕迹。另外，在切削过程中，刀具不能与工件轮廓及夹具发生干涉，还要确保机床主轴不会过载。(4)在数控铣床上铣削零件时，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出，或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连续轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等。(5)粗加工时尽量保证所

5、留余量均匀，以减少精加工时切削负荷的变化；尽可能减少刀具的换向次数与加工区域之间的跳转次数；切削过程中尽可能保持恒定的切削负荷及金属去除率。(6)在铣削圆弧与直线的连接处，可能由于刀具的原因会产生“欠切”现象，这时在设计进给路线时，须选用直径较小的刀具，采用补加工的方式消除欠切现象。在空载运行过快和高速进给的轮廓加工中，由于工艺系统的惯性容易出现过切现象。那么在加工过程中，采用先快后慢的进给方式，特别是拐角处应通过进给修调的方式，选择变化的进给速度进行加工。(7)在满足加工质量、生产效率等条件下，尽量简化数学处理的数值计算工作量，以简化编程工作。铣削方式数控加工

6、能提供各种不同的加工方法以满足不同形状和类别的薄壁零件加工要求，同时加工方法具有智能、简便、快捷、准确等特点，走刀方法丰富。薄壁零件的铣削方式主要有下面几种。1Z向等高线层切Jjg-rz向等高线层切加工是将零件分成若干层，逐层往下切，在每层中将零件的所有区域加工完再进入下一层，在每一层均采用螺旋或圆弧进刀，同时采用无尖角刀具路径。这样有利于排屑，也避免了切削力发生突变。对薄壁件来说，更应采用这种刀具路径，因为这种刀具路径在切削过程中还能使薄壁保持较好的刚性。它主要有以下两种类型。(1)平行轨迹加工(Raster)。该类刀具轨迹又称为扫描行切“Zigzag”类轨迹

7、15】。该类型加工路径优点为切削效率高，计算量小。缺点是对于平行刀具轨迹的陡斜面，将得到z向间隔很大的刀具路径，加工质量不高，对此可以通过调整刀具路径摆放角度或采用补充垂直路径的方法加以修正。(2)环行铣削。这种切削方式是同时对多张曲面进行加工的计算方法，其走刀路径是以外轮廓的形状由内向外(或由外向内)进行走刀，是最常用的走刀方式之一。2插铣加工对于深度很深的腔体的粗加工可采用插铣的方法来进行，因为腔体很深时，需要很长的刀具，这时刀具的刚性很差，按常规的切削路径切削刀具易变形，而且也易产生振动，影响加工质量和效率，采用插铣的路径正好可解决这一问题悯。3摆线式加工

8、这是一种专门针对高速加工