衛生陶瓷石膏模具數控加工方法＊

李滿喜 郭俊利

（咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

衛生陶瓷石膏模具數控加工方法＊

李滿喜 郭俊利

（咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

采用現代數控技術進行石膏模具加工是對傳統手工制作石膏模具方法的一個重大突破，這一技術的成功開發，可以大幅度提高石膏模具制作的效率，縮短新型潔具開發周期，促進衛生陶瓷行業的科技進步。

數控加工 陶瓷潔具 石膏試驗模具

傳統陶瓷潔具的石膏試驗模具采用手工制作，不僅耗費時間長，而且需要多次試燒才能使產品定型。所以，新產品的開發周期通常需要1～2個月的時間，做出來的產品經常不能達到預期效果，很難滿足用戶對新產品造型的要求，這就大大制約了陶瓷潔具產品更新換代的步伐。利用現代數控技術，采用數控銑床加工衛生陶瓷石膏試驗模具，可以大幅縮短陶瓷潔具產品的開發時間，縮短產品更新換代的周期。在衛生陶瓷石膏模具的數控加工研發中，需要將計算機編好的程序，輸入機床數控系統進行數據處理，確認模擬走刀路線正確無誤才能加工。筆者在加工過程中曾遇到不少問題，但最終得以解決，現將其總結歸納，與同行進行交流，共同提高。

1 造型設計易出現的錯誤

在精加工如圖1所示曲面時，有如下情況：模擬走刀路線后，發現模具產品局部地方沒有刀路產生；模擬加工時，此處加工不上，換用其他方法進行自動編程，仍無法解決問題；將程序輸入數控機床后，無法通過程序檢查，出錯提示為：點不在圓上。最后只能采用手工編程和手動修改的方法勉強解決，但加工后的曲面過渡處不光滑，局部處理的不夠理想。

圖1 局部無刀路產生

經過反復檢查，發現此處曲面原型設計就有缺陷。雖然不影響原型設計，可以“實體化”，也不影響模具開模設計，但是最終在數控加工時卻無法加工到位。經過對原型設計修改后，問題得到圓滿解決，如圖2、圖3所示。這是初學造型設計的最容易出現的錯誤。對于初學者，只想盡快完成設計，卻沒有認真使用曲面檢查工具，使造型曲面接合處不光滑。

圖2 有缺陷的曲面

圖3 無缺陷曲面

2 合理選用刀具

圖4 加工去料

在精加工如圖4所示的圖形時，如果使用球頭銑刀，則會出現過切現象，銑刀使用的時間越長，則過切現象會越嚴重，換成立銑刀后，則無過切現象。仔細分析發現：球頭刀在使用一段時間后，其形狀發生了改變，如圖5所示；而立銑刀在磨損后，其徑向變化不大，如圖6所示，如果徑向磨損太大時，則會出現欠切現象。通過以上分析，在精加工如圖4所示的外輪廓時，最好采用立銑刀，這樣可以避免模具過切現象發生。

圖5 球頭銑刀外形

圖6 立銑刀外形

3 換刀解決崩邊現象

在精加工平面時，由于石膏脆性較大，切削時會產生崩邊現象。如果使用球頭銑刀銑削平面，則可避免崩邊現象發生。但其也有缺點，即工作效率較低，花費時間較長。經過仔細分析后，我們采用先在邊緣進行加工，然后再用立銑刀對平面其它區域進行加工。采用上述方法后，則崩邊的問題得以解決（圖7邊緣加工軌跡），加工時間比使用球頭刀縮短50%。

圖7 平面加工方法

4 如何解決脫落現象

在精加工如圖8、圖9所示的圖形時，加工接近完成時，有自動脫落的情況發生。為此采用了如圖8、圖9所示的加工方法，在第一次加工時，為第二次加工預留3 mm厚的余量、10～15mm高的預留料。當第二次加工完成后，再用手工的方法去除預留料，這樣就不再會有自動脫落的情況發生，同時還可以保證加工尺寸的準確性。

圖8 常規加工圖

圖9 改良后加工圖

5 小塊的加工方法

陶瓷潔具模具結構比較復雜的部分是小塊，小塊不但分割要合理，而且不能有薄片，否則使用時極易損壞。使用銑削方法加工小塊，一般最少要在兩個方向進行加工。固定石膏塊有2種方法：一種是使用夾具，另一種是使用膠粘在工作臺上，2種方法均需要平面。所以，加工結束后，需要手工去料。由于石膏本身強度不高，再加之含有一定量水分，所以緊固部分很容易破碎，一旦碎裂，則加工失敗。所以，將小塊直接銑削加工，費工費料，得不償失。

其實，傳統的小塊模具，是采用石膏模澆注而成的。這就啟發了我們給小塊設計模具，用模具澆注的方法得到小塊，然后稍作修理加工。采用這種方法后，小塊加工變得簡單而富有成效，成品率大為提高。需要注意的是：小塊的最小尺寸不能小于刀具的直徑，如圖10、如圖11、圖12、圖13所示。

圖10 小塊加工圖（Ⅰ）

圖11 小塊加工圖（Ⅱ）

圖12 小塊加工圖（Ⅲ）

圖13 小塊加工圖（Ⅳ）

6 結語

以上是筆者在衛生陶瓷石膏試驗模具數控加工中積累的一點經驗及體會。衛生陶瓷石膏試驗模具數控加工方法使數控技術在衛生陶瓷開發領域的新嘗試，需要在實踐中不斷總結經驗，與同行共同探討，相互交流，以達到共同提高。

TQ177.3

B

1002－2872（2012）09－0018－03

李滿喜（1955－），高級工程師；主要從事建筑衛生陶瓷工藝裝備研究。