精密薄桿類零件高速銑削工藝技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

王金才，姜 波，李海存，宋長(zhǎng)紅

(山東斯遞爾化工科技有限公司，山東 菏澤 274400)

精密薄桿類零件高速銑削工藝技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

王金才，姜 波，李海存，宋長(zhǎng)紅

(山東斯遞爾化工科技有限公司，山東 菏澤 274400)

精密薄桿類零件是電子元器件中常用的信號(hào)傳輸零件，該類零件形狀復(fù)雜，截面尺寸較小。保證其表面特性，提高其傳輸性能是加工工藝的一個(gè)技術(shù)難題。本論文提出了一種新型的加工工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了精密薄桿類零件的銑削加工成型，極大限度的保證了零件表面質(zhì)量，提高了信號(hào)傳輸性能。

薄桿類零件；銑削加工；裝夾；改進(jìn)

薄桿類零件是電子元器件中常用的精密信號(hào)傳輸零件，一般是長(zhǎng)度較長(zhǎng)，形狀復(fù)雜，截面尺寸小，呈桿狀結(jié)構(gòu)。作為精密零件，其成型精度、表面質(zhì)量顯得尤為重要，是加工工藝值得研究的一個(gè)重要方面。

基于簿桿類零件外形細(xì)長(zhǎng)，尺寸精度及行位精度要求較高等特征，目前主要加工工藝方法是采用線切割慢走絲切割成型，這種加工方法能夠有效的滿足薄桿類零件的外形尺寸的要求，但是由于電腐蝕造成零件表面凹凸不平，零件表面粗糙度及平面度也難以得到有效保證。另外薄桿類零件一般設(shè)有不大于φ0.3的微小通孔，是線切割無法一體加工完成的，造成工序增加，影響孔的位置精度。

本論文針對(duì)目前薄桿類零件加工中存在的問題，引用先進(jìn)的高速銑削技術(shù)，通過合理設(shè)計(jì)裝夾方式，精度調(diào)整高速銑削參數(shù)，研制了薄桿類零件的高速銑削加工工藝方法。

1 精密薄桿類零件結(jié)構(gòu)特性

薄桿類零件外形細(xì)長(zhǎng)復(fù)雜，截面為長(zhǎng)方形(見圖1)，存在以下結(jié)構(gòu)特征。

1)外形不規(guī)則平面結(jié)構(gòu)，呈超細(xì)長(zhǎng)型；

2)零件截面尺寸小于1mm，容易產(chǎn)生加工變形，平面度難以保證；

3)零件較薄，裝夾困難；

4)各棱邊毛刺難除去。

圖1 薄桿零件樣圖

2 高速銑削加工精度薄桿類零件的實(shí)現(xiàn)及技術(shù)難點(diǎn)

高速銑削技術(shù)是近年來一種新興的先進(jìn)加工技術(shù)，具有刀具轉(zhuǎn)速高、產(chǎn)生加工熱量小等特點(diǎn)，加工質(zhì)量較好，加工效率較高。高速銑削成型與線切割成型方法相比，更能實(shí)現(xiàn)比較理想的表面質(zhì)量，粗糙度達(dá)到0.8，平面度達(dá)到0.01。另外高速銑削還具有銑鉆小于φ0.3孔的能力，能夠?qū)崿F(xiàn)微小孔的數(shù)銑一體化加工。具備加工精密薄桿類零件的硬件要求。

精密薄桿類零件是一種典型的平面型結(jié)構(gòu)，可以采用排樣落料的裝夾方式進(jìn)行加工，由于高速銑削加工產(chǎn)生的切削熱量較少，對(duì)零件不會(huì)造成較大的加工變形，只要裝夾方式合適，加工參數(shù)合理，零件的加工成型是可以實(shí)現(xiàn)的。

鑒于簿桿類零件超細(xì)長(zhǎng)型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，普通壓裝落料的裝夾方式勢(shì)必會(huì)造成零件的加工變形，影響平面度參數(shù)。另外銑刀加工過程中不可避免的會(huì)存在切削力及切削熱量，進(jìn)而造成零件的加工應(yīng)變。

綜上所述，高速銑削具備加工精密桿類零件的能力，但是難點(diǎn)在于找到合適的裝夾方式和設(shè)置合理的加工參數(shù)。

3 高速銑削精密簿桿類零件工藝技術(shù)方法

3.1 合理設(shè)計(jì)裝夾方式

裝夾方式的設(shè)計(jì)是影響加工質(zhì)量的關(guān)鍵，由于薄桿類零件多為銅合金材質(zhì)，截面尺寸較小，真空或吸盤的固定裝夾方式都不合適，而普通的壓裝方式又無法實(shí)現(xiàn)零件的翹曲變形。

鑒于以上限制因素，我們根據(jù)高速銑削技術(shù)切削力較小的特性選擇了虎鉗裝夾配合填膠固定的方式。首先選取一塊厚度為8mm，外形為90×40mm的坯料，居中銑深度為6mm，外形為76×26mm方槽，第二步銑鉆孔2～φ3.6，排樣銑零件外形深度0.93，切記不可落料，預(yù)留1.07mm接觸，保證零件與坯料一體(見圖2)。第三部就是在零件外形槽內(nèi)填充膠水，待膠水固化后，反面裝夾坯料，銑零件至指定厚度。最后去除膠水，實(shí)現(xiàn)零件落料。

圖2 排樣銑削外形

該裝夾方式的關(guān)鍵是填膠工序，既要保證加工過程中零件不會(huì)脫落，又要方便銑削完成后成型件的脫離。

3.2 合理設(shè)置加工參數(shù)

鑒于零件特征及裝夾方式的限制，加工參數(shù)的設(shè)置需要保證加工過程中產(chǎn)生切削熱不高于400℃，這些參數(shù)的調(diào)節(jié)可以通過對(duì)銑刀的選擇、銑刀進(jìn)給量、切削方向和切削速度等參數(shù)的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。

經(jīng)過多次試驗(yàn)，我們最終確定刀具選用合金鋼，主軸轉(zhuǎn)速28000r/min，切削方式采用微量多頻次進(jìn)給的參數(shù)設(shè)置。另外在加工過程中添加退火去應(yīng)力工序，實(shí)現(xiàn)了零件的成型加工。

3.3 工藝路線布置

取銅合金坯料-熱處理去除內(nèi)部應(yīng)力-加工排樣槽-銑鉆小孔-銑外形(不落料，保證零件與坯料為一整體)-熱處理去除內(nèi)部應(yīng)力-填膠固化-反面裝夾，銑至指定厚度-去膠成型。

4 實(shí)施效果

經(jīng)驗(yàn)證，零件經(jīng)過高速銑削工藝技術(shù)成型后，取得以下成果：

零件表面外觀明顯改善，經(jīng)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x驗(yàn)證：平面度達(dá)到0.01～0.02，零件各表面粗糙度達(dá)到Ra0.8-Ra1.2，(線切割平面度很難保證0.02，且表面有嚴(yán)重電腐蝕缺陷，粗糙度大于Ra1.6)。

零件成型后，各棱邊輪廓清晰，基本無毛刺，不用處理即可達(dá)到使用要求。

零件實(shí)現(xiàn)了微小孔的銑鉆加工，實(shí)現(xiàn)了一體化加工，相比線切割成型工藝，即提高了位置精度，又節(jié)省了工序周轉(zhuǎn)時(shí)間。

5 總結(jié)

高速銑削工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了精密薄桿類零件的成型加工，相比傳統(tǒng)的精密線切割技術(shù)，零件表面質(zhì)量明顯改善，加工效率明顯提升。

根據(jù)特殊零件外形特征及使用要求，合理設(shè)計(jì)裝夾方式，規(guī)劃工藝路線，采用并改進(jìn)高速銑削技術(shù)，實(shí)現(xiàn)零件的高效成型加工是工藝研究的一個(gè)重要發(fā)展方向。

[1] 劉占強(qiáng).金屬切削變形本構(gòu)方程的研究[J].工具技術(shù)，2008.42(3):3-9.

[2] 王 霄.高速金屬切削的摩擦分析及有限元模擬[J].潤(rùn)滑與密封，2007.32(1):129-131.

[3] 胡旭林.金屬切削過程中刀具熱變形對(duì)加工精度的影響[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008.11:218-220.

(本文文獻(xiàn)格式：王金才，姜波，李海存，等.精密薄桿類零件高速銑削工藝技術(shù)的實(shí)現(xiàn)[J].山東化工，2017，46(20)：113-114.)

2017-05-07

王金才，工程師，主要從事工藝工作;姜 波(1987—)，工程師，主要從事工藝工作。

TG501

A

1008-021X(2017)20-0113-02