摘要：综述了薄壁件铣削技术的研究现状、对刀具结构的选择、切削薄壁结构零件典型工艺方案、切削用量的选择、薄壁件加工变形的分析等工艺发展作了展望。
关键词：综述 数控加工 薄壁件 铣削技术
薄壁零件铣削加工是一个复杂的金属切削过程，由于薄壁件的弱刚度性，加工过程中加工变形成为加工误差产生的主要原因，严重影响了薄壁件的加工精度。现阶段，薄壁零件的铣削加工对铣削刀具、机械加工工艺方案、刀具的切削加工用量、工件的受力变形等方面提出了新的要求，笔者根据这些新要求通过本文进一步探讨薄壁件铣削技术原理及其在应用过程中需要注意的问题。
1 铣削刀具结构选择
1.1 铣削刀具的材料选择和切削速度的要求 铣削刀具必须采用硬度高、抗冲击、耐磨、与工件材料的亲和力小的材料；根据材料的性质选择合适的刀具材料。推荐采用带有涂层的硬质合金刀具。由于刀具在切削过程中会产生极大的离心力，飞溅的切屑、崩刃及不断变松的夹紧机构都具有很高的动能，在加工过程中还存在较大轴向力，所以刀具的转速应控制在安全转速范围内。
1.2 刀具夹持系统选择 刀柄在铣削时起着传递精度和扭矩的主要作用。刀柄一端是机床的主轴、另一端是铣削刀具。切削刀柄必须具有非常好的动平衡、极高的几何精度、重复装夹精度及刚度等要求。目前圆锥空心柄刀柄与主轴的联接大多用在高速切削机床中。此外，通过热胀冷缩原理工作的热缩套刀夹系统以其优越的高速切削特性也在高速薄壁零件加工中得到了广泛应用。
2 铣削薄壁零件的典型工艺
2.1 梁类零件工艺方案 梁类零件分单面和双面，零件腹板厚度较小，一般为1.0～1.5mm左右，最小处仅1.0mm，尺寸公差为±0.10mm，材料切除率达到90%左右。装夹时工件都为卧式，采用一面两孔定位法，两工艺孔均设置在工艺凸台上，定位较好。工件四周采用压紧槽，工人只需在加工前通过压紧槽压紧工件，无须在加工过程中改变装夹。工艺路线采用高速加工机床，从而使加工后的零件变形得到有效控制。将粗、半精和精加工合为一道工序，从而实现从毛坯到成品的一次性装夹。
2.2 框类零件工艺方案 框类零件内形有槽、斜角、凸台等构造。零件腹板厚度较小，一般为1.1～2.2mm左右，尺寸公差为±0.10mm。材料切除率达到90%左右。在装夹时，工件都为横向放置。零件采用一面两孔定位，两个工艺孔均设置在工艺凸台上，由于工件大部分筋条在同一平面，采用筋条面定位。由于在零件较大，装、卸不方便，因此采用垫板，工件周边设计工艺凸台，并在凸台上设计压紧孔，垫板上设计螺纹孔，用螺栓压紧固定。工艺路线采用高速切削技术，将粗、半精和精加工合为一道工序，从而实现从毛坯到成品的一次性加工。
2.3 壁板类零件工艺方案 壁板类零件为双面型腔结构，加工后需进行喷丸成形。内形包括有槽、凸台等几何结构。零件厚度较薄，型腔较浅，大部分槽深小于3.5mm，工件腹板厚度不均，一般为1.0～3.5mm左右。尺寸公差为±0.15mm。材料切除率约93%。在装夹时，工件在立式数控机床上加工完成。由于工件较薄，加工过程中极易产生加工变形；为了减少加工时的工件变形采用真空吸附加工。工艺路线采用高速切削加工技术，将粗、半精和精加工合为一道工序，先加工槽少的一面，以此作为背面定位基准，均采用真空吸附加工。
3 切削用量的选择
切削用量的合理选择，不仅保证加工的高精度，而且使机床处于最佳工作状态。因此必须参考机床刚性、刀具的长度和半径、工件材料等确定切削用量。
3.1 切削速度v 提高铣削速度可以有效地提高金属切除率，同时可以提高工件表面加工质量。对于大量铝合金薄壁结构零件，切削速度以切削力为标准选择。
3.2 进给量fz 加大进给量fz会增加切削力会影响零件加工质量。因此，不提倡加工时选择大的fz。精加工时，选取较为适中的进给量，一般可以选择在0.1mm/z～0.15mm/z之间。
3.3 轴向切深ap与径向切深ae 采用较小轴向切深ap和大径向切深ae，轴向切深ap通常可定在1.5～8mm之间，径向切深ae可定在0.3～0.7D之间。
4 薄壁件加工变形的分析
在薄壁零件的铣削加工过程中，由于结构形状较为复杂，形位公差要求较高，零件轮廓截面尺寸较大、加工余量大，刚度低。尤其在切削力作用下，很容易产生加工变形，造成尺寸超差、加工工艺性差，所以很难达到各种精度要求。随着有限元技术的发展，以及试验手段的不断创新，对薄壁零件的变形进行定量分析已经成为可能。
5 前景展望
薄壁零件数控铣削从理论上深入分析引起薄壁件加工变形的各个因素，制订薄壁零件的加工工艺过程、选择铣削加工刀具材料、刀具结构及刀具夹持系统、确定支架零件装夹方案、建立了薄壁件加工变形的力学模型，运用有限元分析研究薄壁件的加工变形规律、确定薄壁件铣削的切削参数，冷却液类型并在Pro/E软件中生成走刀路线及数控加工程序将丰富我国关于薄壁零部件制作的工艺方法。填补薄壁件的加工技术的空白，对我国军事、航空、航天、机械制造业等的发展具有重要意义。因此，薄壁件铣削技术的研究具有广泛的应用前景和适用价值。
参考文献：
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作者简介：赵熹（1982-），男，陕西咸阳人，硕士，讲师，主要从事数控技术研究工作。