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1、铝合金薄壁整体构件的高速铳削试验研究合金薄樂整体构建的高速铳削试验研究对于现实生活中具有重耍的意义。本文主要介绍铝合金薄壁整体构建的高速铳削试验研究的有关内容。关键词薄壁；构件；咼速；铳削；试验；铝合金；中图分类号：U663.9+1文献标识码：A文章编号：引言铝合金薄壁整体结构件具有比强度高、导热导电性好等众多优良性能,在建筑幕墙门窗、航空航天、汽车、电子电器等工业领域具有越来越广泛的应用，特别是幕墙门窗的设计中，大量使用铝合金薄壁型材作为龙骨和连接件。但通常铝合金薄壁件结构复杂、刚性差、材料切除率高，在加工过程屮极易产生变形，很难满足加工
2、精度和表血质量的要求，因此铝合金复杂薄壁构件的加工一直是一个难点。而高速切削加工效率高，刀具切削状况好，切削力小，刀具和工件受热影响小、工件表面粗糙度小，能够提高加工精度，特别适合加工薄壁整体结构件[1-2]o近年來，我国在高速切削加工的相关研究领域取得了很大的进步。一、高速切削的概述在工业领域，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［3］。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
3、提出了高新技术要求•高速切削是当今世界先进制造技术Z-o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，就是通过高速铳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屮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［4］o二、试验任务及其条件2.1试验任务三连波导成品，其最小壁厚加nb质量2.35kg,属于典型的多筋薄壁整体结构件，毛坏材料为防锈铝LF21(GB1173-86)长方体板材，属于一种塑
4、性铝合金,质量约12.25kg,通过铳削加工被“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。采用普通速度数控铳削工艺方法，加工时间长达50h,需要屮间热处理以消除加工应力、控制变形，因此，加工屮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：5］o2.2试验条件试验采用德国He
5、nnleC1200U型五轴联动高速铳削加工中心。它的主要工作参数是：主轴转速n=20~24,OOOr/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It。CNC（计算机数控）系统为德国HeidenhainiTNC530,计算处理一条数控指令的速度，从上一代系统的4ms降低到0.5ms,机床备有30个刀位的刀库，以及激
6、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。三、高速铳削工艺2.1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、合理使用冷却润滑，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，并且以省略屮间热处理和表血处理工序为目标之一。以下着重讨论其他工艺优化措施。3.2装夹方式三连波导外
7、形尺寸为791iirniX156・&iini><32iwi,长宽面积与厚度尺寸之比不算特别大。经过分析比较和实验，用压板从毛坯两侧工艺通槽的4个作用点把它压紧在机床工作台上（如图2所示），可以有效防止试件变形，而且方便省时，不需要制造专用夹具。高速铳削铝合金材料切削力小，适当减小夹紧力有利于防止装夹变形。如果试件长宽血积与厚度尺寸Z比很人、刚度很低，可能需耍增设人量夹紧点和制造专用夹具.试件的装夹办法往往会成为工艺关键之一[6]o3.3工序安排和走刀路线三连波导正反两面都有型腔和长槽，中部还出现两组工字形通槽，如图2所示。所以，安排工序时，
8、需要遵守分血加工和粗精加工分开的原则。其中，乂以分面加工优先，即加工完反面再加工正面，仅仅重复装夹一次;在一次装夹中完成试件一面的全部粗精加工工序。其目的在于减少重复装夹即找止试
