某薄板類零件窄槽加工方法研究

吳維設(shè)

摘 要：針對某薄板類零件窄槽的加工效率低現(xiàn)象，本文根據(jù)零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)通過自制專用加長刀桿、定制刀具改進(jìn)裝夾方式等手段，使得原本需要慢走絲電加工的方法實現(xiàn)了在數(shù)控加工中心上數(shù)控銑削加工，不僅大大提高了零件加工效率，而且較好保證了產(chǎn)品質(zhì)量，實現(xiàn)了產(chǎn)品加工的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：矩形窄槽;慢走絲;數(shù)控銑削;加長刀桿;鋸片刀

某薄板零件加工要素多，難度大，零件側(cè)邊有多組深度不同的矩形窄槽，窄槽精度要求極高，窄槽根部拐角處要求直角過渡，限制零件的加工方法，通過對零件結(jié)構(gòu)分析，只能采用慢走絲電加工方法加工該窄槽，該加工方法加工效率低，且車間慢走絲設(shè)備資源有限，嚴(yán)重影響該零件的交付。

1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工難點(diǎn)

1.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該薄板類零件材料牌號為2A12，厚度為1mm的鋁合金板料，零件外形為120mm×10mm的矩形，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度很差，屬于典型的薄板類零件。該零件上表面分布有大量高精度型腔及矩形窄槽，零件局部要素相關(guān)尺寸如圖1所示，各尺寸公差精度均在0.04以內(nèi)，其中零件側(cè)邊有兩種寬度及深度各不相同的窄槽，且窄槽根部要求R0.1max，零件表面外觀要求20倍鏡檢無毛刺，并保持銳邊倒角C0.05max。

1.2 加工難點(diǎn)分析

通過對零件結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求的分析，該零件在加工中所存在的難點(diǎn)如下：

零件側(cè)邊有兩種寬度及深度各不不同的矩形窄槽，且其拐角處要求是直角，因此限制了該要素的加工方法，常用的加工方法是采取線切割或使用立銑刀加工。但由于其中最窄的直角縫寬度僅有0.5±0.02，且深度為3mm，若采用立銑刀加工的方式刀具的長徑比較大，容易出現(xiàn)振刀現(xiàn)象，導(dǎo)致矩形窄槽呈錐形，很難保證該尺寸公差。若采用線切割加工方法，由于零件加工精度要求只能使用慢走絲割一修二方法加工，加工效率較低且加工成本較高。

2 解決措施

2.1 加工方案設(shè)計

針對零件側(cè)邊的不同寬度及深度的矩形窄槽加工方法，常用的慢走絲或數(shù)控銑削的方式。采用線切割的加工方法時，可以一次裝夾多個零件，以縮短單個零件的加工時間;采用銑削的方法時，可以使用不同寬度的成型刀或鋸片刀銑削各矩形窄槽。若采用慢走絲切割方法加工，該方法裝夾方便，缺點(diǎn)是車間線切割的資源有限，且慢走絲加工效率低。若通過合理利用專用鋸片刀（或成型刀）可以大幅度提高零件加工效率

2.2 刀具定制

針對該薄板零件加工，專門定制了兩種寬度為0.5mm和1mm兩種高精度鋸片刀。定制的兩種鋸片刀尺寸規(guī)格分別為Φ40×0.49mm和Φ40×0.99mm，為保證加工質(zhì)量鋸片刀選擇硬質(zhì)合金材質(zhì)并經(jīng)過精磨磨削刀具厚度，保證鋸片刀在靜止?fàn)顟B(tài)下平面度0.005mm以內(nèi)，通過是加工得知，該鋸片刀可以滿足矩形窄槽的加工要求。

2.3 加長刀桿制作

針對側(cè)面矩形窄槽的加工內(nèi)容，自制裝夾鋸片刀的加長刀桿及兩夾緊墊片，具體設(shè)計如下：

制作加長刀桿所使用的的材料為15-5PH，最后經(jīng)過熱處理時效以提高其硬度及耐用度，刀桿直接裝在刀柄上，刀桿另一端的芯軸要求與鋸片刀緊密配合，為使鋸片刀與機(jī)床主軸有較好的垂直度，制作刀桿時要求刀桿與芯軸的同軸度在0.01m以內(nèi)，且與兩者之間的臺階面的垂直度在0.01m以內(nèi)，為保證刀桿的加工精度，刀桿調(diào)質(zhì)后，再通過一次裝夾使用外圓磨磨削刀桿各臺階面，保證刀桿同軸度及垂直度要求。為增強(qiáng)鋸片刀切削過程中的剛性，需減少鋸片刀裝夾后裸露在外的刀刃長度，裝配后刀刃長度比加工矩形窄槽的深度長0.5mm即可，為此在鋸片刀的兩側(cè)裝上厚度為4mm的墊片，根據(jù)不同槽的深度制作不同的墊片，直徑大小分別為35.4mm和31.4mm的墊片。

3 應(yīng)用效果

通過以上刀具及刀桿的制作，可在臥式加工中心中實現(xiàn)一次裝夾加工20件零件，裝夾時零件最外兩側(cè)使用厚度為3mm的板料壓緊，該方法不僅減少裝夾在最外側(cè)的零件毛刺的產(chǎn)生，同時也防止在加工過程中零件變形，零件裝夾及加工示意圖如圖2所示。通過使用鋸片刀一次裝夾加工20件零件，裝夾方便，通過對比較原加工方法效率提高3倍以上。

4 結(jié)論

對于薄板類零件窄槽的加工，采用不同的工藝方法往往效果大不相同。此類零件雖然不是數(shù)控加工領(lǐng)域常遇到的典型零件，受傳統(tǒng)加工方法的限制。如何保證其加工質(zhì)量和效率，合理的利用工裝夾具及工藝方法靈活運(yùn)用是必要的加工措施和手段。通過此類零件的加工探索，我們發(fā)現(xiàn)合理的工藝裝夾方式不僅可以有效的改善零件的加工效果，而且保證零件在整個加工過程中的穩(wěn)定性。