某薄板类零件窄槽加工方法研究

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　　摘 要：针对某薄板类零件窄槽的加工效率低现象，本文根据零件结构特点通过自制专用加长刀杆、定制刀具改进装夹方式等手段，使得原本需要慢走丝电加工的方法实现了在数控加工中心上数控铣削加工，不仅大大提高了零件加工效率，而且较好保证了产品质量，实现了产品加工的稳定性。
　　关键词：矩形窄槽;慢走丝;数控铣削;加长刀杆;锯片刀
　　某薄板零件加工要素多，难度大，零件侧边有多组深度不同的矩形窄槽，窄槽精度要求极高，窄槽根部拐角处要求直角过渡，限制零件的加工方法，通过对零件结构分析，只能采用慢走丝电加工方法加工该窄槽，该加工方法加工效率低，且车间慢走丝设备资源有限，严重影响该零件的交付。
　　1 零件结构特点及加工难点
　　1.1 零件结构特点
　　该薄板类零件材料牌号为2A12，厚度为1mm的铝合金板料，零件外形为120mm×10mm的矩形，结构强度很差，属于典型的薄板类零件。该零件上表面分布有大量高精度型腔及矩形窄槽，零件局部要素相關尺寸如图1所示，各尺寸公差精度均在0.04以内，其中零件侧边有两种宽度及深度各不相同的窄槽，且窄槽根部要求R0.1max，零件表面外观要求20倍镜检无毛刺，并保持锐边倒角C0.05max。
　　1.2 加工难点分析
　　通过对零件结构及技术要求的分析，该零件在加工中所存在的难点如下：
　　零件侧边有两种宽度及深度各不不同的矩形窄槽，且其拐角处要求是直角，因此限制了该要素的加工方法，常用的加工方法是采取线切割或使用立铣刀加工。但由于其中最窄的直角缝宽度仅有0.5±0.02，且深度为3mm，若采用立铣刀加工的方式刀具的长径比较大，容易出现振刀现象，导致矩形窄槽呈锥形，很难保证该尺寸公差。若采用线切割加工方法，由于零件加工精度要求只能使用慢走丝割一修二方法加工，加工效率较低且加工成本较高。
　　2 解决措施
　　2.1 加工方案设计
　　针对零件侧边的不同宽度及深度的矩形窄槽加工方法，常用的慢走丝或数控铣削的方式。采用线切割的加工方法时，可以一次装夹多个零件，以缩短单个零件的加工时间;采用铣削的方法时，可以使用不同宽度的成型刀或锯片刀铣削各矩形窄槽。若采用慢走丝切割方法加工，该方法装夹方便，缺点是车间线切割的资源有限，且慢走丝加工效率低。若通过合理利用专用锯片刀（或成型刀）可以大幅度提高零件加工效率
　　2.2 刀具定制
　　针对该薄板零件加工，专门定制了两种宽度为0.5mm和1mm两种高精度锯片刀。定制的两种锯片刀尺寸规格分别为Φ40×0.49mm和Φ40×0.99mm，为保证加工质量锯片刀选择硬质合金材质并经过精磨磨削刀具厚度，保证锯片刀在静止状态下平面度0.005mm以内，通过是加工得知，该锯片刀可以满足矩形窄槽的加工要求。
　　2.3 加长刀杆制作
　　针对侧面矩形窄槽的加工内容，自制装夹锯片刀的加长刀杆及两夹紧垫片，具体设计如下：
　　制作加长刀杆所使用的的材料为15-5PH，最后经过热处理时效以提高其硬度及耐用度，刀杆直接装在刀柄上，刀杆另一端的芯轴要求与锯片刀紧密配合，为使锯片刀与机床主轴有较好的垂直度，制作刀杆时要求刀杆与芯轴的同轴度在0.01m以内，且与两者之间的台阶面的垂直度在0.01m以内，为保证刀杆的加工精度，刀杆调质后，再通过一次装夹使用外圆磨磨削刀杆各台阶面，保证刀杆同轴度及垂直度要求。为增强锯片刀切削过程中的刚性，需减少锯片刀装夹后裸露在外的刀刃长度，装配后刀刃长度比加工矩形窄槽的深度长0.5mm即可，为此在锯片刀的两侧装上厚度为4mm的垫片，根据不同槽的深度制作不同的墊片，直径大小分别为35.4mm和31.4mm的垫片。
　　3 应用效果
　　通过以上刀具及刀杆的制作，可在卧式加工中心中实现一次装夹加工20件零件，装夹时零件最外两侧使用厚度为3mm的板料压紧，该方法不仅减少装夹在最外侧的零件毛刺的产生，同时也防止在加工过程中零件变形，零件装夹及加工示意图如图2所示。通过使用锯片刀一次装夹加工20件零件，装夹方便，通过对比较原加工方法效率提高3倍以上。
　　4 结论
　　对于薄板类零件窄槽的加工，采用不同的工艺方法往往效果大不相同。此类零件虽然不是数控加工领域常遇到的典型零件，受传统加工方法的限制。如何保证其加工质量和效率，合理的利用工装夹具及工艺方法灵活运用是必要的加工措施和手段。通过此类零件的加工探索，我们发现合理的工艺装夹方式不仅可以有效的改善零件的加工效果，而且保证零件在整个加工过程中的稳定性。
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