某薄板類零件窄槽加工方法研究

吳維設

摘 要：針對某薄板類零件窄槽的加工效率低現象，本文根據零件結構特點通過自制專用加長刀桿、定制刀具改進裝夾方式等手段，使得原本需要慢走絲電加工的方法實現了在數控加工中心上數控銑削加工，不僅大大提高了零件加工效率，而且較好保證了產品質量，實現了產品加工的穩定性。

關鍵詞：矩形窄槽;慢走絲;數控銑削;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，通過對零件結構分析，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，且車間慢走絲設備資源有限，嚴重影響該零件的交付。

1 零件結構特點及加工難點

1.1 零件結構特點

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，結構強度很差，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，零件局部要素相關尺寸如圖1所示，各尺寸公差精度均在0.04以內，其中零件側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 加工難點分析

通過對零件結構及技術要求的分析，該零件在加工中所存在的難點如下：

零件側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，容易出現振刀現象，導致矩形窄槽呈錐形，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 加工方案設計

針對零件側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格分別為Φ40×0.49mm和Φ40×0.99mm，為保證加工質量鋸片刀選擇硬質合金材質并經過精磨磨削刀具厚度，保證鋸片刀在靜止狀態下平面度0.005mm以內，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

針對側面矩形窄槽的加工內容，自制裝夾鋸片刀的加長刀桿及兩夾緊墊片，具體設計如下：

制作加長刀桿所使用的的材料為15-5PH，最后經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，且與兩者之間的臺階面的垂直度在0.01m以內，為保證刀桿的加工精度，刀桿調質后，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裝上厚度為4mm的墊片，根據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一次裝夾加工20件零件，裝夾時零件最外兩側使用厚度為3mm的板料壓緊，該方法不僅減少裝夾在最外側的零件毛刺的產生，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控加工領域常遇到的典型零件，受傳統加工方法的限制。如何保證其加工質量和效率，合理的利用工裝夾具及工藝方法靈活運用是必要的加工措施和手段。通過此類零件的加工探索，我們發現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定性。