低刚度薄壁零件的精密加工
浅析薄壁零件的加工工艺
浅析薄壁零件的加工工艺摘要：薄壁零件具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。
但是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。
本文对薄壁零件的装夹，刀具的合理选用，切削用量的选择，切削液的使用等进行了加工工艺分析，来提高薄壁零件的加工精度，保证加工质量，对薄壁零件的加工指出了解决问题的具体方法。
关键词：薄壁零件加工精度工艺分析薄壁零件是工业生产中不可缺少的重要零件，已日益广泛地应用在汽车制造、仿织、电力、石油化工、仪器仪表、飞机制造等各工业部门。
因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。
但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，装夹难度大，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。
因此，在大批量生产的加工情况下，不可避免会出现大量的不合格产品，但从零件的装夹，刀具的合理选用，切削用量的选择，切削液的使用等方面充分进行加工工艺分析，充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度，为今后更好的加工薄壁零件提供了好的方法及借鉴。
一、影响薄壁零件加工精度的因素薄壁零件的加工精度主要有：尺寸精度（直径和长度尺寸）、几何精度（圆度和圆柱度）、相互位置精度（同轴度、垂直度和径向跳动）和表面粗糙度。
影响薄壁零件加工精度的因素主要是工件易变形，主要原因有以下几点：（一）易受力变形：因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，切削时会出现此厚彼薄的情况。
比如：三爪卡盘夹紧工件加工内孔时，在夹紧力的作用下，会略微变成三角形，但车孔后得到的是一个圆柱孔。
当松开卡爪，取下工件后，由于弹性恢复，外圆恢复成圆柱形，而内孔则变成弧形三角形，而不是内圆柱面了。
从而影响工件的尺寸精度和形状精度。
（二）易受热变形：因工件较薄，切削热和切削过程中的径向力的作用，会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制。
薄壁零件的机械加工工艺分析
薄壁零件的机械加工工艺分析1. 引言1.1 简介薄壁零件在机械加工领域中起着重要的作用，其加工难度和技术要求较高。
对薄壁零件的机械加工工艺进行深入分析和研究具有重要意义。
本文旨在探讨薄壁零件加工的相关问题，通过对薄壁零件的定义、加工难点以及机械加工工艺的分析，来探讨如何选择合适的加工方案，并对加工工艺进行优化，提高加工效率和产品质量。
在工艺优化的过程中，需要考虑到薄壁零件的特点和加工需求，不断完善工艺流程，优化加工参数，提高加工质量和生产效率。
本文还将讨论工艺优化的重要性以及未来研究方向，以期为薄壁零件的机械加工工艺提供一定的参考和借鉴。
1.2 研究背景薄壁零件在现代工业生产中得到了广泛应用，其轻量化、高强度和高性能的特点使其在航空航天、汽车制造、电子设备等领域发挥着重要作用。
由于薄壁零件的特殊性，其加工难度较大，容易出现变形、裂纹等质量问题，给生产制造带来了挑战。
通过深入分析薄壁零件的机械加工工艺，探讨加工中存在的难点和问题，并提出相应的加工方案和工艺优化措施，对于提高薄壁零件加工质量和效率具有重要意义。
薄壁零件加工的难点主要包括材料轻薄、刚度低、易变形等特点，导致加工过程中容易出现振动、共振、切削变形等问题。
针对这些问题，现有研究主要集中在加工参数优化、刀具选择、切削力控制等方面进行探讨，但仍存在一定的局限性。
有必要对薄壁零件的机械加工工艺进行进一步深入的研究和分析，以期提出更有效的解决方案，实现薄壁零件加工质量的提升和成本的降低。
2. 正文2.1 薄壁零件的定义薄壁零件是指在加工过程中其壁厚相对较薄的零件。
薄壁零件通常用于各种工业领域，包括航空航天、汽车制造、电子设备等。
由于其壁厚较薄，薄壁零件在机械加工过程中常常面临一些特殊的挑战和难点。
薄壁零件的定义可以从几个方面来说明。
薄壁零件的壁厚通常小于其最小尺寸的10%，这就要求在加工过程中需要特别注意避免壁厚过薄导致变形或破裂的问题。
薄壁零件的结构通常比较复杂，需要高精度的加工，以保证零件的质量和性能。
典型薄壁零件数控铣削加工工艺
典型薄壁零件数控铣削加工工艺数控铣削是一种精密加工方法，广泛应用于各种零件的加工过程中。
而对于薄壁零件的加工，由于其结构特点，需要特殊的加工工艺，以确保加工质量和效率。
下面介绍一种典型的薄壁零件数控铣削加工工艺。
1. 设计加工方案首先需要对零件进行结构设计和加工方案设计。
针对薄壁零件，需要注意材料选择、壁厚尺寸和加工顺序等问题。
在设计方案中，需要将零件分解为不同的加工步骤，并分析每个步骤中的工艺要求和工序参数。
2. 材料选择对于薄壁零件的加工，材料选择至关重要。
一般来说，薄壁零件使用的材料应该具有一定的塑性和韧性，以便于加工过程中的变形和切削。
常见的材料包括铝合金、钛合金和不锈钢等。
3. 刀具选择根据加工方案和零件设计要求，选择合适的刀具进行加工。
对于薄壁零件的加工，一般选择刚度较小、切削性能好的刀具。
还需要注意刀具的锋利度和几何参数等，确保切削效果和加工精度。
4. 加工顺序在进行数控铣削加工时，需要合理确定加工顺序。
对于薄壁零件而言，一般应先进行空间徐铣，即去除零件表面的余料和毛刺，然后再进行精确加工和表面处理。
加工顺序应根据零件结构和切削特点进行选择。
5. 加工参数在数控铣削加工过程中，需要合理设置加工参数。
对于薄壁零件而言，刀具进给速度和转速应适当降低，以减少切削力和热变形。
还需要注意切削深度和切削速度等参数，以确保加工质量和表面粗糙度。
6. 加工控制数控铣削加工需要精确的加工控制。
对于薄壁零件而言，需要特别注意切削力和卸刀等问题。
在加工过程中，应及时监控加工状态和切削力，以避免加工过程中的变形和划伤。
7. 加工精度检测加工完成后，需要进行加工精度的检测。
对于薄壁零件而言，主要检测加工尺寸、平行度和表面粗糙度等指标。
根据检测结果，可以进行调整和改善，以提高加工质量。
薄壁零件的数控铣削加工需要在材料选择、刀具选择、加工顺序、加工参数、加工控制和加工精度检测等方面进行精心设计和操作。
只有合理选择工艺和控制加工过程，才能确保薄壁零件的加工质量和效率。
薄壁零件的机械加工工艺分析
薄壁零件的机械加工工艺分析薄壁零件是指其壁厚比较薄，通常小于等于1mm的零件。
由于壁厚薄，导致材料之间的连接薄弱，易受力变形和振动产生，因此在加工过程中需要格外注意，以避免加工不合格或产生质量问题。
本文将对薄壁零件的机械加工工艺进行分析。
1. 材料选择对于薄壁零件的机械加工，材料的选择是至关重要的一步。
一般来说，薄壁零件要求材料具有高强度、良好的韧性和刚度，并且要耐腐蚀、抗疲劳和抗热变形。
常用的材料包括不锈钢、铜、铝、钛、镍基合金等。
在选择材料时，还应注意材料的厚度，以确保在加工和组装时能有足够的强度和稳定性。
2. 设计与加工工艺的匹配在进行薄壁零件的设计时，需要考虑到加工工艺的限制，以避免造成加工难度和工艺问题。
具体而言，需要注意以下几个方面：(1) 避免长而狭窄的几何形状长而狭窄的几何形状会导致加工难度大，容易发生弯曲和变形等问题。
因此，在设计时应避免采用这种几何形状。
(2) 设计圆角和缺口圆角和缺口可以减少应力集中，降低变形和裂纹的风险。
因此，在设计时应尽可能添加这些元素。
(3) 避免切向切削和钻孔切向切削和钻孔会产生较大的横向力和挤压力，导致变形和振动。
因此，在加工时应尽量避免使用这些方式。
3. 先试后加工在对薄壁零件进行机械加工前，应先进行试验或模拟，以确保加工过程中不会发生变形或其他质量问题。
试验的方式可以是材料试验、构件试验或但部分试验等，以检验零件强度和可靠性。
4. 选用适当的加工技术在薄壁零件加工中，应选用适当的加工技术，包括切削、钻孔、冲压、锻造、焊接等。
在进行切削加工时，需注意切削参数的选择和加工速度的控制，以避免刃口和切削力对零件造成影响。
对于钻孔，应选择适当的钻头和工艺，并控制出钻孔后的质量问题。
冲压与锻造时，需要考虑加工次数、力度和质量要求。
采用焊接时，需注意焊接布局和焊缝质量。
5. 保证设备精度和稳定性在进行薄壁零件加工时，需要保证设备的精度和稳定性。
设备精度应符合加工要求，并保证设备的稳定性和工作效率，以确保加工零件尺寸精度和表面质量。
薄壁零件加工弱刚性零件加工技术
5.2 加固装夹技术 通过加固装夹来提高弱刚性零件的刚度，实现 弱刚性零件少变形或不变形装夹是可行的，关 键是设计适当加固的形式，加固的材料，加固 的工艺，达到即提高零件刚性，又不致引起零 件的附加变形；即方便加固，又便于分离；即 可靠又便于生产和精度控制。
5.2.1 加固装夹主要方法有 机械式：利用机械结构来加固零件，如配合良 好的轴（孔）、成型面、涨式夹具等。 填充式：利用加固材料填充加固零件，如薄壳件 的加固装夹方法。 粘接式：利用胶粘材料把零件胶粘在刚性较好的 机械结构上，达到无装夹力装夹，同时提高了 零件的刚度。 其它形式：如真空装夹，实现弱刚性零件少变 形或不变形装夹的加固方法还很多，要在实践 中进一步发展。
2.4细长轴类零件 该类零件材料包含调质钢、马氏体时效钢、钛合 金、合金结构钢、不锈钢等多类材料，部分马氏体 钢材料的硬度HRC＞50，具有高强度、耐腐蚀、衰 减性能好等特点。细长轴类零件最大长径比达到70 以上，加工表面不允许出现波纹、竹节等瑕疵。
2.5复杂孔系类零件 复杂孔系类零件包含深孔类零件和多孔交叉类零件， 零件内部存在多孔结构，孔的类型包括深孔、平底 孔、细长孔、交叉孔，孔径范围大，还存在多孔径 的台阶孔。零件毛坯多为铝合金、合金钢锻件，加 工过程中对孔道交叉处毛刺、孔的圆度和直线度要 求严格。
3、弱刚性零件的主要加工难点
弱刚性零件的主要加工难点是加工变形大，精度 难以保证，有的零件因刚性太差，甚至不能采用常 规机械加工方法加工。弱刚性零件在外力的作用下， 产生弹性变形和塑性变形。在夹紧力和切削力作用 下，工件变形量大于尺寸公差，当加工结束外力消 失后，变形恢复，工件即超差，这样说明工件刚性 弱。
现数控加工零部件主要分为整体弱刚性结构件和 精密复杂薄壁结构件两大类型，这些结构件的数控 加工生产具有一些典型特点：多属于定制生产，零 件品种多，单件试制与批量生产并存；材料多样， 包含镁合金、铝合金、铜合金等有色金属材料，结 构钢、不锈钢等传统黑色金属，还包括高强度钢/超 高强度钢、钛合金、高温合金等多类难加工材料， 石墨、树脂、玻璃钢和碳纤维等多类非金属材料与 复合材料；
薄壁零件精密铣削加工工艺探讨
僵Ｉ
薄 壁 零 件 精 密 铣 削加 工 工 艺 探 讨
李德 县
（ 广西机械高级技工学校 广西 柳州 ５ ４ ５ ０ ０ ０ ）
［ 摘 要］ 本文 主要 论述 了薄壁 零件 精密 铣 削加 工质 量 和工 艺 ， 通 过实 例论 述 了加 工重 点控 制 ， 并就薄 壁零 件铣 削 紧密 加工 方 案展 开了探 讨 ， 希 望 能为 同行 提 供 一定 的参 考 。 ［ 关键 词］ 薄 壁 零 件 铣 削 加 工 刀具 圆 弧 中图分 类 号 ： Ｔ５ ６ 文献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） １ ３ — ０ ０ ２ ９ — ０ ２
能， 用 高速分 层铣削 ， 既 降低 了刀 具对侧 壁的变形 影响也提 高 了加 工效率 ， 还 可 以达 到很 好的 表面质 量 。
以要达 到工件 的质量 要求 ， 做到 加工高精 度 ， 必须控 制好薄 壁零件 的加工 工艺 ， 减少 变形 。 薄 壁零 件精 密加 工 质量分 析
（ ａ ）
（ ｂ ）
图 ２薄 壁 （侧壁 ） 加 工示 意 图 （ 二） 进 刀 方 式和 走 刀 轨 迹
矩形 框体件 加工 中 ， 铣 刀从 试件 中间位置 倾斜 下刀 ， 在深 度方 向铣 到最 终 尺寸， 然后 一次走 刀 由中间 向四周 螺旋 扩展至 侧壁 。 该 方法较 为有 效地 降低 了 切 削变 形及其 影 响， 降低了 由于 刚性 降 低而发 生切 削振动 的可 能 ， 零件 的质量 和 加工 效率 也有 了显 著提 高 。
大， 尤其 要 注意 圆 弧处 ， 防止断 刀现 象 出现 ， 避免 零件 报废 。
为圆弧切削是二轴联动， 不能仅改变其中一方向的铣削参数， 在圆弧处最易出
薄壁零件的机械加工工艺分析
薄壁零件的机械加工工艺分析薄壁零件是指在工程结构中壁厚很薄的零件，其壁厚一般小于3mm。
薄壁零件因其壁厚薄，加工难度大，所以在工艺上有着独特的要求。
本文将对薄壁零件的机械加工工艺进行分析，希望能够为相关行业提供参考。
一、薄壁零件的特点1. 壁厚薄：薄壁零件的壁厚一般小于3mm，有的甚至只有几毫米，这就要求在加工过程中必须考虑到其薄壁的性质，避免因加工引起的变形和破裂。
2. 结构复杂：由于薄壁零件在工程结构中常常承担比较复杂的功能，因此结构也相对复杂，这就对加工工艺提出了更高的要求。
3. 材质优质：为了保证薄壁零件的承载能力和使用寿命，通常采用高强度、优质的金属材料进行加工，如不锈钢、铝合金等。
4. 精度要求高：薄壁零件通常用于精密仪器、汽车零部件等领域，对其加工精度要求也很高，所以加工工艺更要精益求精。
二、薄壁零件的机械加工工艺1. 工艺规划：在进行薄壁零件的机械加工之前，必须进行详细的工艺规划和制定加工工艺流程。
根据零件的结构特点和加工要求，合理确定加工顺序、刀具选择、切削参数等，确保在加工过程中能够保持零件的尺寸、形状和表面质量。
2. 材料选择：针对不同的薄壁零件，需选择合适的材料进行加工。
常用的材料有铝合金、不锈钢、镁合金等，其机械性能和切削性能各不相同，需要根据实际情况进行选择。
3. 加工工艺控制：在进行薄壁零件的机械加工过程中，必须严格控制加工工艺。
尤其是在切削过程中要注重刀具的刀具形状和刃口状态、切削速度、进给量和切削深度等参数的合理选择和控制，避免因切削引起的变形和表面质量问题。
4. 刀具选择：薄壁零件的机械加工过程中，需要选择合适的刀具进行加工。
通常情况下，采用高硬度、高强度的硬质合金刀具或刻线刀具，以保证加工效率和加工质量。
5. 夹紧与支撑：薄壁零件在加工过程中要进行合理的夹紧和支撑，避免因切削引起的振动和变形问题，提高加工稳定性和精度。
6. 加工检测：在薄壁零件的机械加工过程中，需要进行合理的加工检测工序。
薄壁零件的机械加工工艺分析
薄壁零件的机械加工工艺分析【摘要】本文针对薄壁零件的机械加工工艺进行了深入的分析。
介绍了薄壁零件的特点，包括轻盈柔软、易变形等问题。
然后，详细讨论了薄壁零件的机械加工方法，包括铣削、钻孔、车削等。
接着，探讨了薄壁零件在加工过程中需要重点控制的工艺参数，以确保加工质量。
接着，总结了薄壁零件加工中常见的问题，如变形、破裂等，并提出了相应的加工改进方法，如优化刀具选择、加工参数调整等。
强调了薄壁零件机械加工工艺的重要性，并展望了未来发展趋势，指出需要加强技术创新和自动化设备的应用。
通过本文的研究，可以为薄壁零件的机械加工提供有益的参考和指导。
【关键词】薄壁零件、机械加工工艺、特点、方法、工艺控制、常见问题、改进方法、重要性、未来发展趋势1. 引言1.1 薄壁零件的机械加工工艺分析薄壁零件的机械加工工艺分析是工程制造领域中一个重要的研究课题。
随着现代工业的发展，越来越多的机械零件变得更为轻薄，因此薄壁零件的加工工艺也变得越来越复杂。
薄壁零件相比普通零件具有更高的技术要求，需要更为精密的加工工艺来保证其质量和性能。
薄壁零件的机械加工方法通常包括车削、铣削、钻削等传统加工工艺，同时还涉及到电火花加工、激光加工等先进加工技术。
针对薄壁零件加工过程中的特点，加工工艺控制尤为关键，需要特别注意切削参数的选择、工件固定方式、刀具选用等方面的问题，以确保加工过程中不会出现变形、裂纹等质量问题。
在薄壁零件的加工过程中，常见的问题包括振动导致的表面质量不良、加工精度不高等，这些问题可能会影响零件的使用性能。
加工改进方法也是非常重要的，可以通过优化加工工艺、调整设备参数等方式来提高零件的加工质量。
薄壁零件的机械加工工艺分析对于确保零件质量、提高生产效率具有重要意义。
未来随着技术的不断进步，薄壁零件的加工工艺也将不断完善，为工程制造领域带来更多的发展机遇。
2. 正文2.1 薄壁零件的特点薄壁零件是指壁厚相对较薄的零件，通常在1mm以下，具有以下几个特点：1. 结构轻巧：薄壁零件由于壁厚较薄，整体重量相对较轻，适用于要求轻量化设计的产品。
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1 引言
切削加工是在由机床、 夹具、 刀具和零件等工艺 系统各环节所构成的机械加工工艺系统中进行的， 零件的加工误差主要取决于零件和刀具在切削成形 过程中相互位置的正确程度， 而工艺系统刚度则是 影响工件加工质量的关键所在。图 l 所示薄壁球壳 类和长筒状零件 （其圆直径 D 与壁厚! 之比通常为 壁厚! 约为 0.25 ~ 2mm） 是典型的低 D /! = 50 ~ 200， 刚度薄壁零件， 这类零件的共同特点是刚度低， 加工 时极易变形， 如不采取适当措施， 容易引起工件颤 振， 降低工件的加工精度。特别是当零件的形状及 尺寸精度要求较高时， 对振动、 切削力大小及波动、 切削温度、 装夹方式等均十分敏感， 往往未加工到规 定尺寸， 零件已经变形。对于某些壁厚很薄的零件， 因其刚度太差， 甚至不能按常规方法进行机械加工。 本文针对低刚度薄壁零件的特点， 基于对其刚度特 征及加工过程中受力变形的分析， 提出实现低刚度 薄壁零件精密加工的技术途径。
ys = ym + yf + yc + yw （2）
式中
— —工艺系统总变形 y s— — —机床变形 y m— — —夹具变形 y f— — —刀具 （刀架） 变形 y c— — —工件变形 y w—
图1
典型薄壁零件示意图
2 薄壁零件的工艺刚度
2.1 刚度的一般概念 机床—夹具—工件—刀具组成的工艺系统是一
个弹性系统， 机械加工过程中工艺系统会在切削力、 夹紧力、 传动力、 重力或惯性力等的综合作用下产生 变形， 从而破坏刀具和工件间已调整好的相对位置， 造成尺寸误差或表面几何形状误差， 影响加工精度。 工艺系统抵抗变形的能力取决于工艺系统刚度的大 小， 由于刀具在工件加工表面法向的位移对加工精 度具有显著的影响， 所以将工艺系统的刚度 K s 定义 为垂直于被加工表面的法向切削力 F n 与工件和刀 具在 F n 方向的相对位移 y 之比， 即
4 提高薄壁零件加工精度的技术途径
4.1 提高薄壁零件的刚度 如果不考虑加工过程中工件的动态变形影响， 则式 （8） 变为
x= P0 P0 M = kw !0 （9）
高工件的加工精度和光洁度， 适合于薄壁零件的精 密加工。 4.5 超声振动切削技术的应用 超声振动切削是在切削过程中给刀具以一定振 幅# 和超声频率 f 的强迫振动， 刀具周期性地离开 和接触工件， 刀尖运动速度的大小和方向在不断变 化， 改变了传统意义上的切削过程， 即工件受到刀具 的挤压， 产生弹塑性变形， 使切屑与工件分离。与传 统切削相比， 超声振动切削具有切削力小、 切削温度
2 2 （1 - ） （2 ） Kc = KS " +
图!
变形对工件精度的影响
图#
切削力波形
根据切削理论， 将工件系统的受力情况进行简 化 （如图 4 所示） 。显然工件在吃刀抗力方向 （即 X1 方向） 的动态位移对加工精度有着直接关系， 其运动 方程为：
（5）
= / 0 ， 为激振频率， 0 为固 合适的 有频率； 为阻尼比。显然采用适当的装夹、 切削力、 切削方式可以提高薄壁工件的工艺刚度， 借 以减轻甚至消除薄壁零件的变形、 振动， 提高工件精 度。因此本文重点研究提高薄壁零件的工艺刚度。 式中
Ks = l l l l l + + + Km Kf Kc Kw （3）
30 式 （3） 表明了工艺系统各组成部分刚度与工艺 系统刚度之间的关系。 !"! 薄壁零件的工艺刚度 工件加工精度包括零件的尺寸精度、 形状精度、 表面粗糙度等各项指标， 均与加工时的工艺系统刚 度有关。在薄壁零件的加工中， 由于零件结构尺寸 较大， 壁厚很薄， 质量小， 因此加工中机床、 夹具、 刀 具的刚度 K m、 K f 和 K c 远大于薄壁零件的刚度 K w， 后则有 代入式 （3）
式中
— —工件刚度 k w— — —工件等效质量 （对于薄壁件， M— M 为常 数）
为提高加工精度， 必须减小由静 态 切 削 力 P0 引起的位移变化 x 值。由式 （ 9） 可知， 提高工件刚 度 k w 将有利于提高工件的加工精度。而 k w # EI ， E 为工件材料的弹性模量， I 为工件的惯性矩。对 于以端面定位绕主轴旋转的薄壁球壳工件， 惯性矩
2003 年第 37 卷 Nl2
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低刚度薄壁零件的精密加工
孔金星
中国物理工程研究院机械制造工艺研究所
摘 要： 分析了低刚度薄壁零件的工艺刚度特征及其加工过程的受力变形特性， 提出了实现低刚度薄壁零件 精密加工的技术途径。 关键词： 工艺刚度， 薄壁零件， 精密加工
Precision Machining for Low Rigidity Thin-wall Parts
K S! K w （4）
工具技术
心由原先的
点， 因此 P X 对工件加工精 度影响很大 （如图 2 所示） ； 而切向力 P Z 和轴向力在 主切削力方向产生的误差对工件的尺寸精度影响很 小， 可忽略不计。如图 3 所示， 切削是在机床—工件
点移至
—刀具组成的弹性工艺系统内完成， 切削力 P（ 1 t） 是时间的函数。
Ks = Fn / y （l）
显然， 工艺系统刚度越大， 则工艺系统抵抗受外 力变形的能力越大， 或在同样大小 F n 力作用下其 工艺系统变形量越小。 在加工过程中， 机床的有关部件和夹具、 刀具、 工件在切削力作用下， 都会有不同程度的变形， 导致 刀具相对工件在加工表面法向产生位移， 其总位移 应是各组 （即工艺系统在受力情况下的总变形 y s ） 成部分变形量的迭加， 即
(
)
（8）
度和几何形状精度） 和加工表面光洁度， 使工件与工 装间有效接触面积增大， 提高接触刚度。其次， 在零 件间施加预加载荷、 消除配合间隙和造成局部预变 形， 可有效提高工件的工艺刚度。另外， 采用具有较 高弹性模量的材料或提高接触表面硬度， 都可以提 高工件的工艺刚度。 4.3 减小切削力 !0 在同样工艺系统刚度条件下， 减小切削力， 可减 小工艺系统受力变形， 提高薄壁零件加工精度。为 减少工件振动和变形， 应使工件上所受的切削力和 切削热相应小些， 因此薄壁零件加工时一般应采用 较高的切削速度， 但背吃刀量和进给量不宜过大， 这 是任何精加工工序均要求采用小切深和低进给的原 因。 4.4 采用高速车削 车削加工中为保持加工过程稳定， 必须使激振 频率 ! 与工件固有频率!0 远离。对薄壁零件的精 密加工， 采用高速切削可以加大激振频率 !， 从而实 现 ! > > !0 的情况， 越过不稳定区域， 保证切削中 只有位移 x = P0 /!2 使切削处于最佳的稳定状态。 0， 这样一方面可提高车削的生产效率， 另一方面可提
显然 P0 越小则工件变形越小， 工件加工精度 提高； 工件固有频率 !0 越大则工件变形越小， 即刚 度越大， 变形越小。同时工件加工精度的稳定性与 激振力 P Sin P Sin !c 有关， !c 受切削层厚度变化和切 削速度的改变影响很大， 而对于薄壁球壳零件的精 密加工来说， 这种影响将是致命的， 因此在加工中必 须设法使激振频率 ! 与固有频率!0 远离， 以确保 切削过程的稳定。一般切削中普遍存在 !"!0 的 情况， 而当 ! = !（即 激 励 频 率 与 固 有 频 率 接 近） 0 时， 将产生共振现象， 破坏工件的加工精度， 无法进 行有效切削， 对薄壁零件的加工尤其如此。因此现 在常用的切削方法是降低切削速度， 采用小切深、 低 进给， 使产生的激励频率 ! 远小于固有频率!0 ， 切 削工件产生的动变形接近于工件静变形。
显然此时工艺系统刚度将取决于薄壁零件自身 刚度的大小， 即零件自身刚度是工艺系统刚度的薄 弱环节。为此， 提高薄壁零件刚度是消除工艺系统 变形和振动、 提高工件加工精度的关键。 一般来说， 在零件设计完成后， 其刚度是一定 的， 除特殊情况下采取工艺措施外 （如增加工艺搭 子、 增加热处理等） ， 工艺人员较难提高工件本身的 结构刚度。但薄壁零件的刚度除与工件本身的结构 有关外， 还与工件加工时的定位、 夹紧形式、 工装、 夹 紧力的大小等有关。我们把工件在一定的定位、 夹 紧形式下表现出来的刚度称作零件的工艺刚度， 提 高薄壁零件的工艺刚度， 可通过确定薄壁零件在工 艺系统中的适当位置、 选择适当的夹紧方式、 切削方 法及切削用量等来实现。 由于薄壁零件的加工精度与其定位夹紧方式及 切削力的大小直接相关， 因此加工中薄壁零件的工 艺刚度受其静刚度和动刚度的共同影响。工件静刚 度是由装夹直接引起的工件变形， 是一种确定的静 态形式的变形， 可由式 （1） 进行计算。工件动刚度 是指工件在激 K c 是在加工过程中引起的工件变形， 振力作用下产生单位振幅所需激振力的大小， 即
Kong Jinxing
Abstract：The process rigidity character of Iow rigidity thin waII parts was anaIyzed. The technoIogy pathway of precision machining for Iow rigidity thin waII parts was brought forward. Keywords：process rigidity， thin waII parts， precision machining
— —工件在水平方向上的位移 x— — —系统固有频率 0— — —时间 t— — —装夹在主轴上工件的等效质量 M— — — —阻尼系数 — — —粘性阻尼系数
2003 年第 37 卷 N12
31 I 的表达式为
I= 1 M（ R2 - r2） 5 w （10）
— —工件系统刚度， 薄壁件加工中， 工件系 k0— 统刚度约等于工件刚度 — — —径 向 切 削 力， P（ P（ 1 c） 1 c ）= P 0 + P Sin （!c ） ，其 中 P0 为 静 态 分 量， P Sin !c 为激振力， ! 为激振频率 切削力 P0 + P Sin !c 必然导致切削时工件的位 移增大和切削热的增加， 使切削过程不稳定。但这 种切削力在普通切削中是不可少的， 因为没有 P0 则不能形成刀具对工件的挤压和切削作用。由于 必将产生力 P Sin 从而使位 P 0 作用在弹性体上， !c ， 移增大， 造成加工精度降低。方程 （6） 的解为：