薄壁件切削加工中几个方面的正确选择

在进行零件精加工生产时，与粗加工不同的是精加工中需要充分考虑装夹、走刀、工艺参数对零件内部应力的影响以及切削时切削力、切削热对零件结构的影响，控制变形，避免由于效率提升引起变形，造成零件精度及表面质量破坏。

切削刀具的选择

选择更加合理的刀具可以直接提高生产效率。铝合金材料的切削加工对刀具材料要求不高，一般采用硬质合金铣刀即可，涂层可使用无涂层或金刚石涂层。在粗加工中由于不必考虑精度及质量问题，可以最大限度高效切除金属材料，因此可以选择大直径刀具，减少走刀次数，缩短走刀时间。

另外，在粗加工中尽量选择密齿刀具替代疏齿刀具，可以增加每转进给量，在相同的转速下切削速度可以得到增加。在精加工中，除了考虑材料高效去除的问题，还应充分考虑薄壁构件在切削中受力变形控制问题。

高强度的铝合金薄壁件精加工宜选用硬质合金刀具。刀具前角不能太小，否则增大了切削变形和摩擦力，前刀面磨损加大，降低刀具使用寿命。此外，刀尖圆弧半径的选择应适当，刀齿不能太密，便于切屑排出，有利于进给量进一步提高，防止冷作硬化层，延长刀具使用寿命。

走刀轨迹的选择

提速增效中一个较为有效的方法就是优化走刀轨迹，在高速切削时要保证刀位路径的方向性，即刀具轨迹尽可能简化，少转折点，路径尽量平滑，减少急速转向；应减少空走刀时间，尽可能增加切削时间在整个工件中的比例；应尽量采用回路切削，通过不中断切削过程和刀具路径，减少刀具的切入和切出次数，获得稳定、高效、高精度的切削过程。

小曲率半径曲面的走刀路径

在整体结构件的大型复杂曲面高速切削加工中，曲面曲率变化大时，应以最大曲率半径方向作为最优走刀方向；曲面曲率变化小时，曲率半径对走刀方向的影响减弱，宜选择单条刀轨平均长度最长的走刀方向。

大曲率半径的曲面走刀路径

在斜面加工时，若采用横向水平走刀，每一段走刀距离都很短，在切削过程中主轴需要频繁换向，切削稳定性差，且由于切削的是斜面，水平走刀需要X或Y轴与Z轴的联动，不利于切削速度的提升。

横向水平走刀轨迹

因此，针对此类斜面加工，走刀轨迹尽量安排为平行于最长斜边，不但走刀轨迹最长、换向次数最少，而且单道走刀都只是在XY平面运动切削，Z轴方向运动都是安排在工件轮廓之外的位置，即使在高速切削下亦可减小刀具损伤。

斜向平行走刀轨迹

切削参数的选择

在粗加工时，一般可选择大进给量与适当大的切削深度并配以中等切削速度的“大功率”高效切削，更能达到高材料切除率，从而极大提高生产效率。而对于精加工来说，只有提高转速和增大齿数是可行的，而增大每齿进给量可能会降低表面精度，产生残余应力导致变形。所以往往通过高切削速度、低每齿进给量的“轻切快切”来保证生产效率的提高和产品的精度及表面质量。

切削参数可通过切削加工有限元分析和切削加工试验确定，以一台机床主轴最高转速达24000r／min的龙门数控加工中心为例，通过Third Wave AdvantEdge 软件分析，在薄壁壁板的粗加工过程中，若选用φ25mm或者φ32mm可转位式刀具，对于切削用量的优化，主轴转速应适当提高，选择范围为12000～15000r／min；每齿进给量和切削深度不应过大，可选择范围分别为0．15mm／z和2～3mm。

部分测试仿真数据

在有限元分析所得参数可选范围内即可设计切削试验，以切削效率、表面粗糙度、加工表面形貌为评判标准，最终选取最优切削参数。

在铝合金薄壁件的高效加工策略下，还需要上述刀具、走刀、切削参数等几个方面的正确选择。