1. 问题分析
如图1所示为余姚市麦斯特 电子科技有限公司生产的超长异 型薄壁不锈钢产品全剖视图,材 料为304不锈钢,该产品总长度为 5 430mm,总宽为88.1mm,总高 为 58.36mm0
由图1可见,产品最薄处厚度 为3mm,且不镑钢具有塑性大、 韧性高和导热率低的特点,易形 成刀具高温,从而产生切屑瘤, 使切削阻力变大,薄壁处容易产 生变形现象。产品还具有较高的形位公差要求。对于长条型不锈 钢产品的加工,难免会出现整体 变形现象。要使总长5 430mm的 长不锈钢工件加工出来的形位公 差在要求的公差范围之内,其工 装的合理设计成了能否加工出合 格产品的关键;其次,产品有一 条宽30mm的贯穿的斜槽和直径 为8mm的通孔,人们的第一反应 往往会考虑使用五轴数控机床进 行加工。如果使用三轴机床能够 完成图样的加工要求,那就会给 客户带来巨大的经济效益。
1. 相应的加工方案(包括 工装设计)
(1) 工序1:利用万向角度 铣头(见图2)加工上方斜面与 斜孔。
工件材料为长条型304不锈 钢,先加工上方斜面与斜孔,斜 面均为规则角度斜面,可用万向 角度头加工,一次加工到位。角 度头加工斜面主要有以下特点: ①效率高。角度头输出端可夹持 BT锥度刀柄,根据不同的加工要 求可随意更换不同类型的刀具, 无论斜面或者侧面加工均可一次 加工成型,大大节省了传统斜面 爬面的加工时间。②表面粗糙度质量高。与传统的加工斜面方式 相比,角度头铣斜面具有无接刀 痕的优点,因此加工出的斜面表 面粗糙度质量也相对比较高。③ 可斜面钻孔和刚性攻牙。以此工 件为例,要想在普通三轴加工中 心上加工0 8mm斜孔,就必须 利用分度头或者制作相对应的角 度工装,而分度头根本无法装夹 一个总长5 430mm的工件。如果 制作工装的话,投入成本过大, 而且所加工出来的孔中心角度未 必能达到要求。角度铣头可在 ±120。内任意一度一调调角度, 并且角度定位方式为插销定位 式,不但定位刚性足,且其定位 的角度误差可控制在万分之一度 以内,大大提高了孔位与工件的 位置公差。
工序2:利用工装(见 图3)加工下方平面与圆弧面。 此工装由数个专用垫块组成,都是由线切割加工,所以成本较 低,而且一致性非常好,每个垫 块在线切割时都有轮廓单边偏移
0. 01mm,能够与精加工后的工件 过度配合。垫块间距为200mm, 能保证在加工中的平稳性,使工 件加工表面粗糙度质量提高。图4 所示为加工实况图,图5所示为加 工出的成品。
此加工案例中利用万向角度 铣头和巧妙的工装设计,解决了 长条型带斜面的不锈钢产品在三 轴加工中心上加工的问题,大大 提高了加工效率和加工精度,并 且大大降低了加工成本。所加工 出来的斜面表面质量都非常好, 得到了客户的好评与肯定,也为 客户带来了良好的经济效益。
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