整体薄壁结构零件的侧壁高速铣削加工

　　现代航空工业中大量使用整体薄壁结构零件。其主要结构由侧壁和腹板组成。因为结构简洁、尺寸较大、加工余量大。相对刚度较低,故加工工艺性差。在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下，易发生加工变形，不易控制加工精度和提高加工效率。加工变形和加工效率问题成为薄壁结构加工的重要约束。因此，针对铣刀的特殊结构与机床特性,提出了有效的铣削方法，使薄壁件的加工技术有了新的突破。

　　一、优化高速铣削刀具路径

　　应用高速切削技术加工薄壁零件的关键在于切削过程的稳定性。大量的实验工作证明,随着零件壁厚的降低,零件的刚性减低,加工变形增大,容易发生切削振颤，影响零件的加工质量和加工效率。充分利用零件整体刚性的刀具路径优化方案。其思想在于在切削过程中,尽可能的应用零件的未加工部分作为正在铣削部分的支撑，使切削过程处在刚性较佳的状态。

图1薄壁(侧壁)加工示意图               图2单轴铣削示意图                 图3双轴铣削示意图

　　如图1所示，对于侧壁的铣削加工，在切削用量允许范围内，采用大径向切深、小轴向切深分层铣削加工，充分利用零件整体刚性(见图1(a))。为防止刀具对侧壁的干涉，可以选用或设计特殊形状铣刀，以降低刀具对工件的变形影响和干扰(见图1(b))。

　　对于较深的型腔和侧壁的高效铣削加工，在研究动态铣削的基础上，提出合理的大长径比刀具可以有效的解决该类问题。在较高的机床主轴转速和功率状态下，通过调整刀具的悬伸长度来调整机床—刀具—工件工艺系统的自然频率，利用凸角稳定效应(stabilityoflobeeffects)，避开可能的切削振动，可用较大的轴向切深铣削深腔和侧壁。实验结果表明，该方法有较大的金属去除率和较高的表面完整性。

　　二、双主轴加工控制变形

　　由于铣削力的作用，工件的侧壁会产生“让刀”变形(见图2)，因此，应用一个立铣刀很难实现薄壁零件的高精加工。常规的小进给量和低切深的方法虽然可以满足一定的加工精度,但是效率比较低。平行双主轴方案可以有效的解决单一主轴加工零件的变形问题。该方法需要同时应用两个回转半径、有效长度及螺旋升角大小相同的立铣刀,刀刃分别为左旋和右旋(见图3)。采用平行双主轴加工方案,由于工件两侧受力为对称力,所以除了微量的刀具变形引起的加工误差以外,工件的加工倾斜变形基本上可以消除。

　　采用平行双主轴加工薄壁零件,有效的控制了薄壁零件的加工变形问题,零件的加工精度和加工效率显著提高,可以应用于简单形状的侧壁加工。但是其局限性也在于该方法仅能加工简单薄壁零件的侧壁,而且对机床双主轴的间距有要求，结构复杂，不适合普遍采用。