数控加工流道板的工艺改进

谢旺盛 XIE Wang-sheng（广西机械高级技工学校，柳州 545005）摘要： 针对流道板加工时变形量大、加工工艺不合理及加工成本高等问题进行分析，并通过改进加工工艺解决了问题，保证了质量，降低了加工成本。网 http://www.lw2005.com
关键词 ： 流道板；数控加工；工艺中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）24-0097-02作者简介：谢旺盛（1985-），男，广西北流人，教师，二级实习指导教师，研究方向为加工工艺以及数控编程操作。0 引言橡胶挤出机是用于挤出胎面、内胎、胶管和各种橡胶型条的橡胶机械。而流道板则是橡胶挤出机结构中的重要组成部分，它决定了生产的胎面种类和规格。由于流道板的流道轮廓面要求有足够的加工精度和光洁度及装配质量,而且3D型面结构复杂，所以采用数控加工。流道板加工时，要去除大量多余材料，加工时间长，而且因受到切削力、夹紧力、切削热及残余应力影响，易产生变形，很难保证流道板的加工精度和光洁度及装配质量。本文就此情况，尝试一些新方法，另辟蹊径，以达到工艺要求和降低加工成本。1 零件的加工工艺分析选择典型零件（以橡胶挤出机中的流道板为例，如图3所示），流道板形状，一般都是由主流道分出多条对称分流道的布局，两侧厚中间薄且结构复杂，容易产生较大的变形量。工件材料为45#钢，设备为数控加工中心。①分析零件数模，明确零件加工内容和技术要求。零件加工部位是底面、3D型面及周边轮廓（如图3、4所示），加工时要去除这些部位的余量。2 零件的加工工艺制定2.1 传统的加工工艺工艺说明：加工3D型面和周边轮廓，零件一般都直接放机床工作台上用压板压紧左右两侧（如图2所示），对刀基准以工件分中找坐标。主要分以下两步：先避让压板位，加工3D型面，再移动压板加工压板位和左右两端面。因为是工件中间被去除了大部分余量，当加工完成后才发现，由于加工的刀具、紧固工具对材料的施力等，被加工的材料内部在不断的积聚由此产生的内应力；同时，内应力在不断积聚下企图释放。当积聚的内应力达到相当程度，克服了材料的刚性，改变了被加工件的形状，产生了变形，这样就造成了产品的不合格。而且毛坯件余量较大，表面硬度较高，直接使用数控机床加工，刀具损耗量大，加工成本也提高了。其次，如图4所示流道板的接触面与基准面（底面）不垂直，或者精度不够都会直接影响模具的装配和使用。加工接触面时根据一般加工方法都采用深度加工方式，先调用Ф50的圆鼻刀采用等高加工方式粗加工留0.3mm余量，再调用Ф25的立铣刀同样采用等高加工方式精铣，由于接触面贴紧工作台，刀具走刀路径不可以往下延伸铣下去，在加工时难免刀具会有让刀现象，所以很容易会造成接触面和基准面（底面）不垂直。这种加工方法加工出来的流道板很容易出现质量问题，直接影响下一步装配时不能正常使用。在这种情况下，我们尝试了一种新的方法。2.2 改进后的加工工艺（表2）工艺说明：①下料采用仿形方式下料（如图5所示），单边轮廓留5mm余量，这样可减少加工量，节约省加工时间。②毛坯件经过调质处理后表面硬度较高，先使用普通铣床加工外形，底面加工合（作为加工3D型面的粗基准）。周边轮廓留2mm余量，再使用加工中心加工。这样就避免了毛坯直接使用数控机床加工而提高加工的成本。③使用立钻在工件底面钻、攻出4个M16的工艺螺纹孔（如图3所示，孔位须避开冷却孔及流道），装上等高垫板（垫板上也按照工艺螺纹孔位钻出4个带沉头螺钉孔），用内六角螺钉锁紧（如图6所示）。这样就可以压住等高垫板，一次性加工3D型面及周边轮廓了。而且避免了因直接压紧工件而产生变形，所以这样的装夹方式较合理。④使用加工中心加工，拉直工件长边，再用压板夹紧等高垫板（如图7所示）。工件四周分中为XY轴坐标零点，底面坐标为Z-1（底面留1mm余量给精加工）。粗加工——调用Ф50的圆鼻刀采用型腔铣削方法粗加工3D型面和周边轮廓（如图4所示），留1mm余量作精铣。清角——调用Ф20、Ф16的球头铣刀为流道根部圆角清角。粗加工完并且清角到位，为了让工件尽量释放应力，避免精加工时因受到较大的切削力和切削热而使工件产生变形。⑤拆卸工件和等高垫板。由于毛坯已进行调质处理，装夹比较合理，工件整体变形量不会太大（测试得知底面变形约0.3mm左右）。精加工底面——把工件装到磨床上，校平底面四周，顶紧周边轮廓，磨削加工底面，见光即可，保证平面度0.02mm。⑥拆卸工件，清理干净，装上等高垫板，使用加工中心再加工，拉直工件长边，再用压板夹紧等高垫板（如图8所示）。设置好工件坐标。半精加工——调用Ф25的圆鼻刀采用等高铣削方法半精加工周边轮廓和3D型面，留0.15mm余量作精铣。清角——调用Ф20的球头铣刀为流道根部圆角清角。精加工3D型面——调用Ф20的球头铣刀采用区域铣削方式以0.4mm的步距精铣3D型面到数模尺寸为准。清角——调用Ф16、Ф12、Ф8的球头铣刀清角（步距参考前一把球刀）确保夹角部位的残余量清除。最后加工接口面（如图3所示）——调用Ф50的插铣刀以0.3mm的步距3mm的退刀量精铣到尺寸，这样就可以保证了接口面与基准面（底面）的垂直，而且加工表面光滑，有效保障了加工精度，保证质量。3 结束语通过改进后的加工工艺，加工出的流道板完全满足工艺要求，保证流道轮廓面的加工精度，节省了加工成本。据厂家反应,加工出来的流道板变形量很小，接触面与基准面（底面）的垂直度很好，装配起来不会有高底误差过大，流道口型面配合精度高，再也没有因应力变形而报废零件了，得到了厂家的认可。网 http://www.lw2005.com
参考文献：[1]李德群.中国模具工程大典[M].电子工业出版，2007.[2]孙东杰.用数控加工技术改进锭盘工艺[J].金属加工（冷加工），2008（17）.[3]高长才.高效数控加工技术解决方案[J].航空制造技术， 2009（S2）.