基于复杂薄壁零件在车铣复合加工工艺探究

王凯 尚耀龙 龙邵安

中航西安飞机工业集团股份有限公司 陕西省，西安市 710089

摘要：航空产品零件类型多样化、小批量化、工艺复杂化，所使用的原材料均为整体薄壁结构，由于工艺复杂，选材与加工也同样相对复杂，数量较少，进而使得制作周期较为漫长，由于材料选择均十分严格，使得材料切除量较大，加工效率较低等等现象。为了改良以上所说的相关问题，为了提高航空产品的制造效率和精度，工程师们一直在寻找最佳的加工方法。

关键词：车铣复合加工；关键技术；建议

引言

随着科学技术的飞速发展，对传统工业起到了良好的促进作用，尤其是车床加工与铣床加工等技术，不仅从传统形式过渡到数控加工模式，而且在实际应用中还可以进行有效结合，例如车铣复合加工技术，能够满足各类高精密度的零件加工要求，不仅具备优良上的铣削能力，而且兼具多种加工功能，可以说是一中集车、铣、钻、镗以及滚齿等于一身的综合工艺技术。此外，车铣复合加工技术的优势便是无需进行重复装夹，针对毛坯件的加工流程进行综合设计，就可以完成全工序的加工处理，这样可以更好的提升加工效率与精度。

1车铣复合加工技术

复合加工是机械加工领域中最流行的加工工艺之一，是一种先进制造技术。与常规加工设备不同的是，一台车铣复合加工中心实际上相当于一条生产线。它把几种不同的加工工艺在一台机床上实现。车铣复合加工技术完全不同于普通意义上的把车削与铣削功能的简单叠加，它完全不同于传统的车削加工原理和部分车削功能部件，增加了C轴功能（准确定位、连续旋转、分度功能等）。因此，车铣技术是车削主轴和铣削主轴合成运动的一种先进的切削方法。

2复合加工具有的突出优势

2.1缩短产品制造工艺链，提高生产效率

车铣复合加工工艺能够在短时间内实现一次装卡完成，亦或是在短时间内完成大部分的加工工序，在时间方面虽短了生产进程。减少了由于装卡产生的生产辅助时间，减少了产品制造的环节，有效提升生产效率。

2.2减少装夹次数，提高加工精度

装卡过程中会改变定位基准，进而产生生产过程中的误差，误差不断积累影响产品的精准性。车铣复合加工自身具有在线监测功能，在生产的过程中能够随时检产品的关键数据，能够有效控制精准度，提升产品的加工质量。

2.3减少占地面积，降低生产成本

铣削复杂的加工设备价格昂贵，但能保证产品在生产过程中的精度，在生产时间上能够有效节约时间，那么在一定程度上节约了产品的生产成本和上产消耗，能够降低生产中的整体资金投入以及管理成本。

3车铣复合加工的工艺性原则

在车铣加工工艺中，车铣工艺设计是十分重要的环节，工艺设计的好坏直接关系到加工程序的正确性与合理性，以及加工质量和效益。车铣复合加工的工艺特点是：

第一，车铣加工一般需要在一次装夹下完成车、铣、钻等多种加工，因此其加工工艺具有集成性的特点，这使得零件加工所需的专用夹具数量大为减少，零件装夹次数及周转时间也大大减少，从而使零件的加工精度和生产效率有较大的提高。

第二，车铣复合加工的工艺设计工作必须相当严密，与普通机床加工工艺相比，具有更少的加工工序，但是加工程序的编制也较一般机床复杂得多。

4车铣复合加工技术的工艺提升探析

4.1C轴联动铣削加工方式

车铣复合加工技术的另一个优势便是针对加工流程与方式进行改良，以此配合硬件设备发挥出最大的效能。车铣复合C轴联动铣削方式的高效应用，使零件能够应用到航天高精度领域，例如对航空液压筒内部的复杂情况进行加工，能够在质量与精准度等方面得到显著提升，这样可以为零件加工能力的提升奠定良好基础。此外，车铣复合加工技术也促使传统加工行业逐渐达到先进水平，尤其是针对筒体与转包筒体的加工方式，能够合理应用U型与D型结构特点，采用大直径刀具与C轴联动的协同切学方式，这样可以针对零件的突出部分进行精铣，并且采用四轴联动方式对零件外围进行加工，从而保证圆弧加工作业的稳定程度。

4.2高效仿形铣削加工方式

除了多轴联动切削方式，车铣复合工艺中的仿形铣削加工方式能够解决偏摆角问题，这也是针对五轴加工功能进行优化革新，并且采用球头铣刀仿形针对零件进行加工，以此来避开线速度为0的中心位置，也就是当球头靠近零件进行切削加工时，会根据零件的摆动幅度调整回转直径，这样可以防止加工过程中的震颤与让刀现象，从而保证加工精准程度。此外，采用刀具球面针对零件其他部位进行加工时，也能够大幅度提升加工效率，并且降低刀具的损耗程度，这样从加工质量与成本控制方面都能体现出良好优势。

4.3全智能化铣削加工方式

车铣复合加工技术还具备在线监测功能，也就是针对设备的运行误差与零件加工质量进行实时检测，在发现问题时可以及时调整，避免加工零件报废等现象。将监测功能与调整技术相结合，能够实现全智能化的铣削加工方式，也就是无人值守技术方案，主要包括加工设备的在线监测、NC程序判定、决策提出、智能化执行等环节，通过对车铣复合加工环节进行监控，不仅能够减少加工过程中的人工调整，而且可以对加工精度进行最大程度的优化，进而达到降低工人劳动强度的目的，可以在车铣复合加工中实行一人多床的加工方案，在保证加工产品质量的同时为企业赢得更多利益。

4.4加工程序的整合

根据上文中国的论述可知车铣复合加工数控编程难度较大，过程较复杂。当前利用CAM软件进行加工仍旧存在诸多问题需要工程师研究解决。就目前的研究成果来看，将通用CAM软件与复合加工工艺两种技术相结合，并且将所生产产品特性三者之间有机统一，是最佳解决方案。降低投资者资金压力的同时能够提升加工效率，具有行业的前瞻性和领先型。

5车铣复合加工技术的发展建议

结合航空产品零部件的生产工艺特点，深入具体研究与零部件产品想符合的符合加工工艺。对于加工工艺的研究应当逐渐深入，不能流于表面。例如工艺路线的制定、装卡方式的研究、冷却的时间长短、刀具的型号以及排列顺序等等。

研究了加工设备的运动结构和产品的工艺特性，并在此基础上研究编写了相应的数控编程、后续加工、切削仿真系统等特性。建立了技术-编程-后仿真一体化解决方案，注重复合材料加工的完整性，降低了工程师的专业要求。建立健全自身的工艺规范。将研发和生产过程中面临的重点与难点进行整合与积累，逐步整理出适合于车铣复合加工工艺流程的规范化操作，根据相关经验，结合实践情况不断完善固化的工艺规范，并将之运用于后续的零件加工工艺上。

结语

本文针对在车铣复合加工中心上要求一次加工完成的某零件,设计了一种新的装夹定位方式,经过实际加工验证,该夹具的装夹方式可以加工出符合图纸的零件。这种夹紧定位方式解决了车铣复合加工中心上无法使用自带液压夹盘进行装夹的零件加工问题,为车铣复合加工中心的装夹定位提供了一种新的思路,对于该类零件的加工具有针对性和推广意义。

参考文献

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