引言
航空铝合金薄壁零件由于其特殊的结构和要求，加工难度较大，容易引起变形、表面质量不佳等问题。本文旨在通过对切削参数的优化、合金材料、加工工艺等方面的研究，提出针对航空铝合金薄壁零件的高效加工策略，以期为相关领域的研究和实践提供参考和指导。
一、合理选择合金材料
航空铝合金薄壁零件通常需要具备一定的强度、耐腐蚀性和热稳定性等特性。因此，在选择合金材料时，需要考虑这些特性，以确保零件在使用过程中能够满足相应的要求。首先，要根据薄壁零件的具体要求和使用环境来选择合适的航空铝合金材料。薄壁零件的要求可能包括强度、硬度、耐磨性、耐蚀性等，而使用环境可能涉及高温、低温、高压等因素。根据这些要求和环境，可以选择合适的航空铝合金材料。其次，航空铝合金通常具有较高的强度，这使得它们非常适合用于薄壁零件的制造。强度高的合金能够提供足够的支撑力和抗变形能力，使得薄壁零件能够保持其形状和稳定性。[1]此外，航空铝合金薄壁零件可能在恶劣的环境中使用，例如在高湿度、高温度或者化学腐蚀性环境中。因此，合金材料需要具备良好的耐腐蚀性，以保证零件在使用过程中不会受到腐蚀的影响。另外，航空铝合金薄壁零件可能会在高温环境中工作，因此，合金材料需要具备良好的热稳定性，以保证零件在高温环境下不会发生变形或者失去强度。
二、优化刀具和切削参数
选择合适的刀具是提高加工效率和质量的重要步骤。薄壁零件的加工过程中，刀具的选择应考虑到材料的硬度和切削力的要求。航空铝合金具有较高的硬度和刚性，因此需要选择具有较高耐磨性和刚性的刀具。不仅如此，刀具的几何形状和刃口设计也需要与薄壁零件的几何形状相匹配，以确保加工过程的稳定性和精度。通过选择合适的刀具，我们可以提高加工效率、减少切削力和振动，从而保证零件的加工质量。[2]其次，合理调整切削参数也是提高加工效率和表面质量的关键。切削参数包括切削速度、进给度和切削深度等。切削速度是指刀具在单位时间内切削过程所达到的速度，它直接影响加工效率和表面质量。适当提高切削速度可以缩短加工时间，但过高的切削速度可能导致刀具磨损加剧和加工表面质量下降。[3]进给速度是指刀具在单位时间内前进的距离，它对切削力和切削温度有直接影响。合理调整进给速度可以降低切削力和切削温度，从而减少刀具磨损和提高表面质量。切削深度是指刀具切入工件的深度，它决定了加工的粗糙度和加工时间。
三、采用适当的加工工艺
根据薄壁零件的特点，造成零件加工变形的主要原因有零件数控装夹时的夹紧变形; 切削加工变形即加工过程中切削力、切削热导致的加工变形以及零件数控加工完成后切削残余应力释放带来的变形等，我们可以选择不同的加工方法，如高速切削、大切深小切宽铣削等，以减少材料去除量和热影响，提高加工效率和精度。首先，高速切削是一种常用的加工工艺，适用于航空铝合金薄壁零件的加工。高速切削是指在较高的切削速度下进行加工，通过减小切削力和热量传导，可以降低切削过程中的材料去除量和热影响。这样可以减少加工过程中对薄壁零件的变形和应力集中，提高加工精度和表面质量。其次，大切深小切宽铣削适用于在转速无法达到高速切削的机床上进行航空铝合金薄壁零件的平面或槽腔面加工，通过选择合适的刀具和切削参数，可以实现高效的铣削加工。此外，对于薄壁零件，可以采用平面铣削、立体铣削、螺旋铣削等不同的铣削方式，以减小切削力和热影响，提高加工效率和表面质量。通过增加毛料厚度及变形补偿的加工方式，结合零件加工变形趋势来确定加工装夹方案，对零件的加工的方案结合其变形趋势做进一步改进；合理利用分部加工的方法对零件加工作进一步试验，在余量控制等方面进一步试验；在数控切削加工的加工方式，刀路设计规划进行试验验证，寻找使其变形最小的加工方法；结合对零件加工后计量的数据，对加工方案做进一步改进验证。通过这些优化改进内容，减小零件的加工变形及加工后变形，保证零件的计量要求和零件产品质量。
四、加强刀具与工件的刚性
由于薄壁零件容易发生振动和变形，这会严重影响加工精度和表面质量。为了解决这个问题，可以采取一系列措施来增加刀具和工件的刚性，从而减少切削力和振动。首先，刀柄是连接切削刀具和主轴的零件，具有很大的刚性。为了增强刀具和工件的刚性，应选择刚性好、刚度高的刀柄。例如，可以选择刚性好的整体硬质合金刀柄，或者采用内冷夹固定刀柄，以提高刚性和稳定性。其次，夹具是将工件固定在加工设备上的装置，它直接影响到工件的稳定性和加工质量。对于薄壁零件的加工，应选择夹具结构简单、刚性好的夹具。夹具的设计应考虑到薄壁零件的形状和尺寸，以确保工件在加工过程中不会发生变形和振动。
五、加强工艺监控和质量控制
结合最新的测量设备通过实时监控切削力、温度、振动等参数，可以及时调整加工工艺，保持加工的稳定性和一致性。同时，进行严格的质量控制，使用合适的测量工具和方法，进行零件的尺寸和表面质量检测，确保满足设计要求。通过实时监控切削力、温度、振动等参数，可以了解加工过程中的状态变化，及时调整加工工艺，保持加工的稳定性和一致性。通过监控切削力的变化，可以判断刀具与工件之间的摩擦情况和切削过程中的变形情况。如果切削力过大，可能会导致零件变形和表面质量下降，此时可以通过调整切削参数或刀具的选择来降低切削力。类似地，通过监控温度和振动等参数，也可以及时发现异常情况并采取相应措施。此外，通过使用合适的测量工具和方法，进行零件的尺寸和表面质量检测，可以确保零件满足设计要求。例如，可以使用三坐标测量机对零件的尺寸进行精确测量，以确保尺寸的准确性和一致性。
六、结语
以上这些策略可以显著提高航空铝合金薄壁零件的加工效率和质量，具有重要的应用价值。未来的研究可以进一步深入探讨加工策略的优化和改进，以及与其他技术的结合应用等方面，以进一步提高航空铝合金薄壁零件的加工效率和质量。
参考文献：
[1]蹇悦,杨叶,郭国强.航天铝合金薄壁零件高效加工策略[J].航空制造技术,2015(06):54-58.DOI:10.16080/j.issn1671- 833x.2015.06.054.
[2]杨叶,郭国强.航天铝合金薄壁零件实现高效加工[J].国防制造技术,2015(02):45-48.
[3]刘思宇. 铝合金薄壁机匣高速切削加工仿真与工艺研究[D].东北林业大学,2018.
