【正文】 用在小直徑刀具上。 精加工選取小直徑刀具，精度高，更穩(wěn)定，適 合 結(jié)構(gòu)件 壁厚變薄后剛性變差，易震動的加工時段。 下斷，刀具直徑 12mm~8mm，底角 R1，徑向切深 50%直徑，軸向切深＜1mm，特殊情況時軸向切深會達到刀具切削刃長度，但是徑向切深要嚴格控制在1mm 以內(nèi)。 精加工，刀具直徑 20mm~16mm，底角 R3，徑向切深＜ 3mm，軸向切深＜3mm。留余量過多時，精加工時會因余量過多刀具加工費力，而造成效率降低，同時可能會造成刀具故障影響加工質(zhì)量 ，通常選取周邊及底面留余量 3mm，面積較大需要增加剛性是可以增加到 5mm，但只針對底面增加 。故 在加工的時候 出現(xiàn)剛性不足， 會 引起共振， 這種情況我們 通過 套材方案，并 增加工藝凸臺 （圖 九 ） 或工藝支撐來補充結(jié)構(gòu)件 自身 的不對稱結(jié)構(gòu)，增強結(jié)構(gòu)本身 的剛度，通過增加工藝凸臺，同時也使結(jié)構(gòu)件 變成完整對稱結(jié)構(gòu)，在加工中，可以有效增加剛性，抑制 振動 ，在全部尺寸 加工到要求后，最后再把工藝凸臺去除。 一般，切削過程中產(chǎn)生的振動都具有 自由振動、強 迫振動和自激振動。 增加輔助支撐、壓緊點，分散受力點、增加壓緊接觸面積，還可以把單邊不對稱結(jié)構(gòu)，設(shè)計成對稱結(jié)構(gòu)，對于薄壁且面積大的腹板面，還可以采取真空平臺吸附裝夾方式。 圖 七 圓弧進刀 中央電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 在加工順序上，要降低毛坯的內(nèi)應(yīng)力，采用自然或人工時效及振動處理，均可有效消除內(nèi)應(yīng)力。 在刀具切削去除材料后，里層金屬有彈性的恢復，即在已加工表面形成之后，因刀具的作用力消失。 殘余 應(yīng)力， 一種是想辦法消除，再一種就是想辦法抵消。 傳統(tǒng)裝夾方式，采用壓板，這種問題尤為嚴重，并且很少采用力矩扳手，就會造成不同壓緊部位，壓緊力不同，對加工工件產(chǎn)生相應(yīng)位移，造成變形。 在切削過程中 切削力，會讓弓箭的側(cè)壁殘生“讓刀”變形，其產(chǎn)生的 切削熱及切削振動等均容易導致 結(jié)構(gòu)件 變形， 在切削過程中， 刀具對工件的 切削力 ，會在 工件與刀具的接觸部分發(fā)生彈塑性變形， 并且材料不斷被刀具切除 ， 板內(nèi)殘余應(yīng)力發(fā)生釋放與重分布，原來的應(yīng)力自平衡狀態(tài)遭到破壞，工件只有通過變形才能達到新的平衡狀態(tài) 。 這里以某型號航空航天器長梁類結(jié)構(gòu)件為例 （材料選取鋁合金 7075T7451 預拉伸板材 ， 鋁合金熱處理并時效后的殘余應(yīng)力主要是淬火熱應(yīng)力殘留 ， 即中心為拉表面為壓的情況 。 特別是 7000 系列及以上的，廣泛應(yīng)用在航空航天器的框架結(jié)構(gòu)上， 其中主要以框型、梁型為主，在加工成型過程 中，由于 鋁合金毛坯成型的殘余應(yīng)力及金屬切削造成的內(nèi)應(yīng)力會引起鋁合金的變形，加工中變形會影響 結(jié)構(gòu)件 的 最終 成型， 不易控制加工精度 ，也會影響 結(jié)構(gòu)件 的加工周期 ，還會造成薄壁結(jié)構(gòu)件的尺寸超差，厚度不均勻的誤差 。 根據(jù) 加工 方案的設(shè)定 ， 確定 了 加工順序， 加工設(shè)備， 加工參數(shù)，加工刀具，裝夾定位方式 等。 進而確定了 總體 加工方案 ，并進行 分析 研究并解決 。可見，鋁合金仍然是 航空航天器 中不可或缺的主要材料。 依次針對性尋找解決方案，逐個 突破， 最終成功解決變形和加工剛性的問題。 從鋁合金材料 本身的特性 方面來看， 為獲得理想的 強度 ，鋁合金 毛坯 板材 必須經(jīng)過軋制、固溶、拉伸、時效等一系列工藝流程，在這些過程中因存在不均 勻的溫度場和不均勻的彈塑性變形，板內(nèi)產(chǎn)生了殘余應(yīng)力 ，毛坯初始殘余應(yīng)力以及切削加工過程中強熱力耦合作用下產(chǎn)生的殘余應(yīng)力， 在重新分布后造成整體結(jié)構(gòu)件整體變形 。 當?shù)毒哌M行切削加工時，會出現(xiàn)‘過切’或‘欠切’現(xiàn)象，從而造成工件表面幾何誤差變形，對于剛性較差的薄壁結(jié)構(gòu)件，裝夾是引起加工變形的一個重要因素。在其材料成型、熱處理、切削過程等，都會形成不均勻的殘余應(yīng)力。表層的收縮受里層的牽制，因而表層存在張應(yīng)力，里層存在壓應(yīng)力）， 并在去除大余量 材料 加工后 進 行充分的時效，釋放掉耦合作用下的殘余 應(yīng)力， 即可有效消除大部分殘余應(yīng)力，控制變形 。 下圖黃色線即為圓弧進刀，且進刀角度＜ 10176。 從裝夾 方式上，初始的方式采用普通的墊板和壓板進行裝夾，普通的墊板不能跟 隨 結(jié)構(gòu)件 的 結(jié)構(gòu) 特征進行有效的支撐，壓板的壓緊力大小、不平均都會影響加工狀態(tài)，造成變形，還會對加工造成干涉，影響加工效率。為減小振動，有時不得不降低切削用量，使機床加工的生產(chǎn)效率降低。 腹板 振紋 緣條內(nèi)形 振紋 中央電大畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第二節(jié) 剛性影響因素的解決方案 一、 工藝結(jié) 構(gòu)設(shè)計 主要針對 結(jié)構(gòu)件 本身結(jié)構(gòu)不對稱，不規(guī)則， 結(jié)構(gòu)件 自身剛度較弱， 引至文獻 【 17】 ，設(shè)備轉(zhuǎn)速在 10000 轉(zhuǎn)以上，激振力頻率遠高于設(shè)備工藝系統(tǒng)固有頻率，通過對薄壁結(jié)構(gòu)件的切削實驗，發(fā)現(xiàn)壁厚較大時（≥ 3mm），基本上不會發(fā)生切削振動，隨著壁厚變薄，振動發(fā)生幾率越來越大。留余量過少時，精加工第一面時，底面余量過少會造成剛性不足，引起震動。 此長梁類型 結(jié)構(gòu)件 如果選用低速設(shè)備（主軸轉(zhuǎn)速 3000 轉(zhuǎn) /min 以下）， 粗加工，刀具直徑 30mm，底角 R3，徑向切深可以選取 15mm，軸向切深5mm， 切削進給量 3000mm/min。 清內(nèi)形轉(zhuǎn)角，刀具直徑 12mm~6mm，底角 R3，徑向切深可以選?。?，軸向切深 2mm，且最后一層需要＜ 1mm，切削進給量 6000mm/min。 粗加工選取大直徑刀具，切削效率高，滿足粗加工時，剛性好， 可以大余量快速去除。有時候為了在效率和成本取得平衡，多數(shù)時候都底角 R 值，選擇 R3。 實驗件加工狀態(tài)如下圖，證實此工藝方案設(shè)計選擇有效。 也 可能在刀具裝夾時候，導套沒有裝緊，松動，或是沒裝正，沒有做動平衡測試，都導致刀具切削過程中震動過大，影響加工剛性。 加工中的振動對鋁合 金切削影響很大，我們通過控制工藝方案，切削參數(shù)，刀具選擇，裝夾方式等有效減少和抑制振動，通過試驗件的加工驗證我們的工藝設(shè)計。 20xx 【 2】孟少農(nóng)。高速銑削穩(wěn)定性及將變形研究（ 碩士學問論文）。 減少航空鋁合金零件加工變形的途徑 。 西安工業(yè)大學機電工程學院、西安交通大學機械工程學院， 20xx 【 14】李雪春、楊玉英、王永志、包軍。也感謝在本次設(shè)計中給予幫助的所有老師和同學。浙江水利水電?？茖W校，20xx 【 17】 李亮、查文偉。航空鋁合金薄壁件加工變形有限元仿真與分析 ，20xx 【 12】 梅中義 、 高紅 、 王運巧 。薄壁件加工變形因素綜合分析。金屬切削原理及 刀具 設(shè)計。 并且可以 有效 提高分析解決問題的能力 ，為以后的 工作奠定了基礎(chǔ)。 三、環(huán)境溫度 鋁合金 同樣會 熱脹冷縮 ，所以室內(nèi) 溫度也會對 結(jié)構(gòu)件 的加工變形造成影響，所以現(xiàn)在很多有條件的加工企業(yè)，已經(jīng)在加工廠房內(nèi)部安裝了中央空調(diào)，保持加工狀態(tài)下的環(huán)境溫度接近室溫（ 20℃），以有效的控制加工變形。需要嚴格工序流程安排，不可馬虎大意。所以加工中我們較多選取液 壓刀柄。前角對振動影響較大，隨著前角的增大，振動幅度也會隨之下降，但在高速切削中，前角的振動幅度會降低，所以，使用高速設(shè)備時對刀具前角要求不高。 四 、 加工設(shè)備的選擇 數(shù)控加工設(shè)備 以其高精 度、高效率 現(xiàn)在已普遍使用在 航空航天器 結(jié)構(gòu)件的加工中，數(shù)控設(shè)備主軸方式不同，可以分為三坐標（ XYZ），四坐標（ XYZA），五坐標（ XYZAB/XYZAC），包括現(xiàn)在還有一種虛擬軸（任意角度），主軸轉(zhuǎn)速上又可分為低速（＜ 6000 轉(zhuǎn) /min），亞高速（＜ 9000 轉(zhuǎn) /min），高速（＞ 20xx0 轉(zhuǎn) /min） ，結(jié)構(gòu)上又可分為立式，臥式，龍門式，加工方式還可分為數(shù)控車，數(shù)控銑，車銑復合加工中心等。 切削進給量 1000mm/min。 三 、 加工參數(shù)的使用 加工參數(shù) 主要是選用合理的軸向切深和徑向切深，配以加工設(shè)備的主軸轉(zhuǎn)速，和切削進給量。 我們研究的此類長梁類