薄壁整体结构件的高速铣削

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薄壁整体结构件的高速铣削来源:数控机床网　作者:数控车床　栏目:行业动态　在航空航天、汽车、电子电器等工业领域，要求提高零部件的强度与刚度、韧性、抗腐蚀抗断裂能力，同时降低它们的重量。为此，广泛使用轻合金材料制成的薄壁整体结构件．它们还可以减少零件总数和装配工作量。但是，薄壁整体结构件材料切除率高达90%以上，需要努力控制加工变形和提高效率，对机械加工提出了高新技术要求。_ 高速切削是当今世界先进制造技术之一。它加工效率高，切削力小，试件表面温度低，能够提高加工精度，特别适合加工薄壁整体结构件，国外一个典型的应用实例，就是通过高速铣削波音和空中客车飞机机身整体结构件，使肋片厚度明显减薄，高度增大，有效减轻了飞机的自重而降低耗油量，最终实现了远东至西欧中间不着陆的洲际直飞。国内高速切削的应用开发尚处于起步阶段。本文针对铝合金三连波导试件，探讨薄壁整体结构件的高速铣削工艺优化问题。_ 1_试验任务、条件与工艺方法图1_三连波导反面图2_C1200U_高速铣削三连波导正面试验任务_ 图1显示三连波导成品，其最小壁厚2mm，质量2.35kg，属于典型的多筋薄壁整体结构件，毛坯材料为防锈铝LF21(GB1173-86)长方体板材，属于一种塑性铝合金，质量约12.25kg，通过铣削加工被“掏空”，材料切除率为80.8%，其材料硬度为45HB，抗拉强度180MPa ，伸长率12%。_ 金属切除量大，成品壁薄，刚度低，加工中需要解决的首要问题是控制和减小变形。采用普通速度数控铣削工艺方法，加工时间长达 50h_，需要中间热处理以消除加工应力、控制变形，因此，加工中还需要努力提高加工效率、缩短时间和降低成本。_ 根据国外资料报道，对于抗拉强度显著低于钢铁材料的铝合金，可以采用高速切削来完成全部粗、精加工任务；从工序集中原则出发，就是仅仅使用一台高速切削加工中心。_ 试验条件_ 试验采用德国Hermle_C1200U型五轴联动高速铣削加工中心，如图2所示。它的主要工作参数是：主轴转速n=20～24,000r/min，最大输出功率为23kW，扭矩为79Nm；沿x，y，z轴的行程分别为1,200，800，500mm，最大直线进给速度30m/min，最大加速度4m/_s-2，定位精度0.01mm;_A轴摆动范围-97°～15°,_C_轴为工作台，360°转动；工作台面直径800mm，承载能力1t。CNC(计算机数控)系统为德国Heidenhain_iTNC_530，计算处理一条数控指令的速度，从上一代系统的4ms降低到0.5_ms，机床备有30个刀位的刀库，以及激光式刀具在线检测系统，和接触式工件在线检测、数据红外无线传输的装置。_ 试验加工前，首先采用安装在高性能微机工作站上的UG_NX版CAD/CAM软件系统完成试件三维造型，然后如下文介绍拟订高速铣削加工工艺，再使用UG_NX生成刀轨文件、数控编程和后置处理．所得到的数控加工程序通过网络传送到机床CNC数控系统后，经过试运行和必要的修改补充，才用于试验加工。_ 高速铣削工艺_ 控制加工变形_ 影响加工变形的因素很多，包括毛坯的组织结构、纤维走向和内应力分布，加工中的各种作用力、热以及所引起的试件物理与化学变化等。要控制和减小加工变形，需要合理制备或选择毛坯，合理选择装夹方式，对毛坯或半成品热处理，并通过合理安排工序和走刀路线、合理选用刀具与切削用量参数、合理冷却润滑，来降低切削力和切削温度。本文试验研究不涉及毛坯的制备或选择，并且以省略中间热处理工序为目标之一以下着重讨论其他工艺优化措施。_

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文档标题：	薄壁整体结构件的高速铣削
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