細長導向槽加工工藝及工裝改進

河南平高電氣股份有限公司 （平頂山 467001） 田 鵬

平高電氣股份有限公司研發的新產品中有種導向槽零件，結構如圖1所示。材質為填充填料的聚四氟乙烯，利用了聚四氟乙烯材料的自潤滑性、耐磨性及優異的電絕緣性，保證分合動作的穩定性和高電壓的絕緣性。該件截面積小而長度尺寸大，屬長徑比大的工件，不易裝夾，極易變形；而使用要求此類零件加工后，尺寸精度高，外表光滑無毛刺。因為它的加工質量直接關系到動觸頭分合動作的精度和可靠性。因此，制定完善導向槽加工工藝，確定最優的工藝方案對保證新產品研發進程有著深遠的意義。

圖1 工件

1.工藝分析

為保證該件的成功加工，在產品試制時，我們對該零件的結構進行分析，制定了加工工藝。

該件毛坯為32mm×15mm×650mm聚四氟乙烯條。加工時，第一步，以尺寸15mm方向某一面為加工基準，使用球頭銑刀加工內圓弧槽到圖樣尺寸；第二步，翻轉導向槽，以加工基準定位，加工外圓弧R20mm，并保證尺寸13mm；第三步，端部銑削，保證總長尺寸638mm。該件的工藝看似并不復雜，但是零件加工中存在一系列的難點。

(1)零件太長，無法裝夾 零件長度達到了638mm，在普通立式銑床上加工時，無法使用臺鉗裝夾。如果使用分段式固定，壓板將會與零件加工路徑干涉，產生接刀紋，降低加工表面質量，甚至在使用中會影響傳動的穩定性。

（2）材料較軟，容易變形 零件的材料為聚四氟乙烯，材質較軟，如果采用局部裝夾，由于材料的收縮性，加工完后產生反彈，造成零件尺寸不均勻。特別是內槽加工后，零件壁變得較薄，加工外圓弧時，基本無法裝卡。

（3）無成形刀具，外圓弧無法加工 由于產品是試制，還沒有相應尺寸的外圓弧成形刀具，但為了保證產品樣機裝配進度，仍需盡快完成樣件試制。如何使用通用刀具加工外圓弧，是又一個需要解決的問題。

2.夾具設計

根據零件工藝性分析結果，結合制定的加工工藝，我們設計兩套裝夾工裝分別用于內槽和外圓弧加工。

（1）內槽加工夾具 在立式銑床上使用球頭銑刀加工出內圓弧。工裝結構如圖2所示。工裝由基座1及壓板2組成。使用時如圖3所示，將工裝基座1用壓板固定在立式銑床工作臺上，將零件毛坯放到基座1上，使用螺釘頂緊壓板2，實現毛坯的裝夾。由于工裝采用長條形壓板，并采用多個壓緊點使零件均勻受力，減少了裝夾變形。

圖2 內槽加工夾具

圖3 內槽加工夾具實物圖

（2）外圓弧加工夾具 在立式銑床上使用棒銑刀配合專用工裝加工出外圓弧。工裝結構如圖4所示。

圖4 外圓弧加工夾具

使用該工裝可以實現在立式銑床上完成圓弧面的加工。工裝主體包括一個支撐桿2、兩個壓板3和兩個壓塊。使用時，將加工好內槽的毛坯扣到支撐桿上，使用螺釘頂緊壓板從兩側分別壓緊。在立式銑床上用分度頭自定心卡盤裝夾支撐桿一端外圓，另一端使用頂尖座頂緊完成裝夾。加工過程如圖5所示。

圖5 外圓弧加工示意

通過分度頭旋轉工裝一定角度，立銑刀沿支撐桿軸向移動，完成一次銑削。再將分度頭旋轉一定角度，重復銑削，如此不斷旋轉工裝，直至完成整個外圓弧加工完成。

工裝使用長壓板從兩邊壓緊零件，內部的支撐很好地消除了切削變形，保證了加工后尺寸精度。基本滿足了零件表面質量及尺寸精度要求。

3.加工工藝改進

以上工藝方案僅是為了滿足小批量、緊急加工而設計，因此存在一定的弊端。在使用中就發現了以下問題：內槽加工夾具在銑床工作臺上的裝夾需要找正才能保證零件與刀具走向平行；外圓弧使用棒銑刀多次切削，能保證尺寸精度，但加工效率極低。

為了提高零件質量及產量，實現產品的大批量生產。我們對工裝做出如下修改：

（1）增加工裝導向塊 在工裝底板增加兩個導向塊（見圖6），與銑床工作臺T形槽配合使用，方便工裝快速、準確的固定，減少零件長距離銑削時的偏差。

圖6 增加導向塊工裝

（2）采用成形刀具，改進外圓弧加工夾具 定制R20mm成形銑刀，實現外圓弧的一次性銑削成形，提高加工效率。因此原有的分度頭裝夾方式變的沒有必要。對原有工裝修改如圖7所示。

圖7 改進后外圓弧加工夾具

新工裝仍然采用長壓條裝夾方式，利用兩塊壓板從兩側壓緊零件，不同的是加工設備改為臥式銑床加工。

4.結語

經生產實踐證明，該夾具結構簡單，裝夾、取卸方便，使用安全。按上述方法制造的細長導向槽經檢驗，均符合圖樣及工藝要求，質量穩定可靠，達到了滿意的效果。在解決了大長徑比細長件的加工制造難題的同時也提高了該零件的生產效率。

大長徑比細長件的制造難點主要集中在解決零件裝夾與切削變形問題，對加工工藝及工裝要求很高。本次通過解決該關鍵件加工問題，為以后此類細長件的制造提供了一定的參考經驗。