摘 要：目前，薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工形變控制方法是非常復(fù)雜的過程，利用薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的自身特點(diǎn)，以及結(jié)構(gòu)件在數(shù)控加工過程中形成的形變進(jìn)行綜合性分析，從而影射出薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工過程中會(huì)造成形變的加工工序，從而診斷出結(jié)構(gòu)件形變的具體產(chǎn)生位置。以薄壁框狀結(jié)構(gòu)件為主要例子，對(duì)數(shù)控加工形變發(fā)生的情況進(jìn)行綜合性分析，通過分析結(jié)果得到控制數(shù)控加工形變的方法與方式，從而確保薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工結(jié)果是十分準(zhǔn)確的，能夠確保結(jié)構(gòu)件的加工成果具有實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：薄壁框狀；框狀結(jié)構(gòu)件；數(shù)控加工；形變控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.010

0 引言

隨著數(shù)控加工行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)于數(shù)控加工過程形變控制的要求也隨之增加，越來越的人開始關(guān)注數(shù)控加工形變控制，尤其是薄壁框狀結(jié)構(gòu)件加工過程中形變的產(chǎn)生。薄壁框狀結(jié)構(gòu)件具有重量輕、剛度強(qiáng)、銜接性好等特征，在數(shù)控加工過程中可能會(huì)發(fā)生一定的形變。影響結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工形變的因素有結(jié)構(gòu)件初始原料的受力能力、形狀的不對(duì)稱、數(shù)控加工工藝存在缺陷、加工過程中加工參數(shù)設(shè)置不合理等等，都會(huì)導(dǎo)致薄壁框狀結(jié)構(gòu)件發(fā)生形變，出現(xiàn)彎曲、扭曲、彎折等現(xiàn)象，嚴(yán)重的可能會(huì)影響相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由此可見，薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工形變控制是非常必要的。因此，以薄壁框狀結(jié)構(gòu)件為主要研究?jī)?nèi)容，從多個(gè)方面進(jìn)行數(shù)控加工形變控制研究，從而總結(jié)出數(shù)控加工形變控制的相關(guān)工藝與解決方法，促進(jìn)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量得到有效提高，實(shí)現(xiàn)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的高產(chǎn)量、高質(zhì)量的生產(chǎn)。

1 優(yōu)化數(shù)控加工物理仿真

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控加工也隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而得到了發(fā)展，使得薄壁框狀結(jié)構(gòu)件形變控制工藝得到推廣與應(yīng)用。與傳統(tǒng)形變控制技術(shù)相比較，優(yōu)化數(shù)控加工物理仿真，可以最大程度上降低數(shù)控加工形變概率，降低薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的加工時(shí)間，并通過優(yōu)化數(shù)控加工物理仿真，得出形變溫度、壓力、壓強(qiáng)等[1]。因此，優(yōu)化數(shù)控加工物理仿真技術(shù)，對(duì)薄壁框狀的數(shù)控加工形變的問題進(jìn)行研究與控制，從而提高數(shù)控加工工藝的優(yōu)化，提升數(shù)控加工形變控制技術(shù)。對(duì)于薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工形變控制的具體流程，可以參照?qǐng)D1。

通過圖1可以看出，數(shù)控加工形變控制主要包括三個(gè)方面，分別是裝夾布局、切削參數(shù)、材料優(yōu)化。其中，優(yōu)化數(shù)控加工物理仿真主要是針對(duì)材料優(yōu)化，通過有限元法預(yù)測(cè)結(jié)果，改進(jìn)傳統(tǒng)數(shù)控加工工藝、同時(shí)矯正加工工藝，對(duì)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的形變進(jìn)行有效控制。數(shù)控加工人員對(duì)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件開展數(shù)控加工，在最大形變理念的基礎(chǔ)之上，構(gòu)建數(shù)控加工物理仿真模型，通過該模型對(duì)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件高速切割過程進(jìn)行物理仿真，分析切割過程的具體發(fā)生順序、溫度變化情況以及結(jié)構(gòu)件表面受力情況等等[2]。對(duì)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件應(yīng)用物理仿真模擬，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控加工形變的控制，從而避免薄壁框狀結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，提高數(shù)控加工質(zhì)量。

2 優(yōu)化數(shù)控加工切削參數(shù)

薄壁框狀結(jié)構(gòu)件在數(shù)控加工過程中，可能會(huì)受到切削力發(fā)生形變，通過對(duì)數(shù)控加工產(chǎn)生的形變現(xiàn)象來說，這種現(xiàn)象的發(fā)生屬于彈性形變，在加工過程中削弱切削力就會(huì)使得形變恢復(fù)成初始狀態(tài)。但是，在數(shù)控加工過程中，切削刀片的位置與切削力量也會(huì)發(fā)生一定的改變，從而導(dǎo)致薄壁框狀結(jié)構(gòu)件表面出現(xiàn)形變問題，形變會(huì)導(dǎo)致薄壁框狀結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)很大的安裝誤差，造成薄壁框狀結(jié)構(gòu)件難以滿足安裝設(shè)備的要求[3]。目前運(yùn)用的數(shù)控加工技術(shù)，切削參數(shù)設(shè)置一直影響著薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工過程，在這種條件下，如果切削參數(shù)處于不合理狀態(tài)，數(shù)控加工設(shè)備將受到嚴(yán)重磨損，薄壁框狀結(jié)構(gòu)件也會(huì)隨著切削參數(shù)的變化而發(fā)生變化，直接影響數(shù)控加工質(zhì)量，最終可能會(huì)導(dǎo)致加工成本的增加。因此，在控制薄壁框狀結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工形變的基礎(chǔ)上，必須對(duì)數(shù)控加工切削參數(shù)進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化與改進(jìn)。

圖2主要是對(duì)數(shù)控加工切削參數(shù)優(yōu)化流程進(jìn)行了詳細(xì)說明。首先，需要對(duì)加工材料進(jìn)行準(zhǔn)確選擇，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行加工基面的選擇，確定數(shù)控加工設(shè)備切割位置。其次，在確定的位置之上，進(jìn)行鉆孔、定位，粗略得確定切削參數(shù)，進(jìn)行初次切割嘗試，觀察形變發(fā)生的情況。最后，通過形變的結(jié)果調(diào)整切削參數(shù)，切斷外形完成數(shù)控加工過程，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與處理形變的發(fā)生情況。

3 優(yōu)化數(shù)控加工材料

薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工形變控制有許多方法，除了上述兩個(gè)方面內(nèi)容之外，優(yōu)化數(shù)控加工材料也是方法之一，可以在根本上解決薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的形變問題，有利于數(shù)控加工切削參數(shù)的優(yōu)化以及物理仿真的實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工形變控制的全局優(yōu)化

[4]。通過對(duì)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工過程中壓力變化情況與形變情況進(jìn)行對(duì)照與分析，可以發(fā)現(xiàn)在相同的數(shù)控加工條件下，不同的數(shù)控加工材料加工出來的薄壁框狀結(jié)構(gòu)件發(fā)生的形變程度是存在巨大差異的。其中，加工材料越粗糙，薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的形變程度越大；當(dāng)加工材料經(jīng)過精細(xì)加工，其表面變得光滑，那么薄壁框狀結(jié)構(gòu)件表面壓力越均勻，殘余壓力值越小，形變程度越小。尤其是，當(dāng)殘余壓力值越接近于0時(shí)，薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的形變程度可能會(huì)趨于0。薄壁框狀結(jié)構(gòu)件在數(shù)控加工過程中發(fā)生形變是有一個(gè)界限值，只要低于這一界限值，薄壁框狀結(jié)構(gòu)件在數(shù)控加工過程中就不會(huì)出現(xiàn)肉眼可見的形變現(xiàn)象。

通過優(yōu)化數(shù)控加工材料來控制薄壁框狀結(jié)構(gòu)件發(fā)生形變，除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)件材料之外，也可以優(yōu)化數(shù)控加工設(shè)備的材料，在數(shù)控加工設(shè)備上安裝一定的零件，使得數(shù)控加工設(shè)備對(duì)結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生較小的切削力，從而降低薄壁框狀結(jié)構(gòu)件在數(shù)控加工過程中發(fā)生形變的概率。優(yōu)化數(shù)控加工材料可以在最大程度上減少加工過程中對(duì)結(jié)構(gòu)件產(chǎn)生的壓力與應(yīng)力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工形變的控制[5]。除此之外，在優(yōu)化數(shù)控加工材料的基礎(chǔ)之上，配合數(shù)控加工設(shè)備安裝零件，實(shí)現(xiàn)切削技術(shù)的改變，降低數(shù)控加工過程中對(duì)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的切割誤差。在優(yōu)化數(shù)控加工材料時(shí)，可以選用易切割、應(yīng)力大、形變能力較強(qiáng)的材料，例如“鋁合金”材料，這一類的材料在進(jìn)行粗加工過程中會(huì)發(fā)生一定程度的形變，但是材料內(nèi)在的特征使得數(shù)控加工材料能夠通過人工干預(yù)恢復(fù)形變。

4 結(jié)束語

薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工形變控制是數(shù)控加工行業(yè)中發(fā)展的重中之重，目前的數(shù)控加工形變控制方式是多種多樣的，形變控制效果也存在一定差異。為了提高薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工形變控制能力，可以從三方面入手，分別是優(yōu)化數(shù)控加工物理仿真、優(yōu)化數(shù)控加工切削參數(shù)以及優(yōu)化數(shù)控加工材料，實(shí)現(xiàn)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工過程形變控制，降低形變現(xiàn)象的發(fā)生，提高薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的加工質(zhì)量[6]。提出具有實(shí)踐性的數(shù)控加工形變控制方法。除此之外，通過優(yōu)化數(shù)控加工形變控制，可以促進(jìn)形變控制的應(yīng)用范圍，為數(shù)控加工行業(yè)提供更加可靠的假設(shè)性意見，推動(dòng)薄壁框狀結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：王研（1979-），女，吉林人，本科，中學(xué)中級(jí)，教師，研究方向：數(shù)控加工技術(shù)。