李滿喜 郭俊利

（咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西 咸陽 712000）

衛(wèi)生陶瓷石膏模具數(shù)控加工方法＊

李滿喜 郭俊利

（咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西 咸陽 712000）

采用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)進(jìn)行石膏模具加工是對(duì)傳統(tǒng)手工制作石膏模具方法的一個(gè)重大突破，這一技術(shù)的成功開發(fā)，可以大幅度提高石膏模具制作的效率，縮短新型潔具開發(fā)周期，促進(jìn)衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的科技進(jìn)步。

數(shù)控加工 陶瓷潔具 石膏試驗(yàn)?zāi)＞?/p>

傳統(tǒng)陶瓷潔具的石膏試驗(yàn)?zāi)＞卟捎檬止ぶ谱?，不僅耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且需要多次試燒才能使產(chǎn)品定型。所以，新產(chǎn)品的開發(fā)周期通常需要1～2個(gè)月的時(shí)間，做出來的產(chǎn)品經(jīng)常不能達(dá)到預(yù)期效果，很難滿足用戶對(duì)新產(chǎn)品造型的要求，這就大大制約了陶瓷潔具產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐。利用現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，采用數(shù)控銑床加工衛(wèi)生陶瓷石膏試驗(yàn)?zāi)＞撸梢源蠓s短陶瓷潔具產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間，縮短產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期。在衛(wèi)生陶瓷石膏模具的數(shù)控加工研發(fā)中，需要將計(jì)算機(jī)編好的程序，輸入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，確認(rèn)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(xiàn)將其總結(jié)歸納，與同行進(jìn)行交流，共同提高。

1 造型設(shè)計(jì)易出現(xiàn)的錯(cuò)誤

在精加工如圖1所示曲面時(shí)，有如下情況：模擬走刀路線后，發(fā)現(xiàn)模具產(chǎn)品局部地方?jīng)]有刀路產(chǎn)生；模擬加工時(shí)，此處加工不上，換用其他方法進(jìn)行自動(dòng)編程，仍無法解決問題；將程序輸入數(shù)控機(jī)床后，無法通過程序檢查，出錯(cuò)提示為：點(diǎn)不在圓上。最后只能采用手工編程和手動(dòng)修改的方法勉強(qiáng)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(chǎn)生

經(jīng)過反復(fù)檢查，發(fā)現(xiàn)此處曲面原型設(shè)計(jì)就有缺陷。雖然不影響原型設(shè)計(jì)，可以“實(shí)體化”，也不影響模具開模設(shè)計(jì)，但是最終在數(shù)控加工時(shí)卻無法加工到位。經(jīng)過對(duì)原型設(shè)計(jì)修改后，問題得到圓滿解決，如圖2、圖3所示。這是初學(xué)造型設(shè)計(jì)的最容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤。對(duì)于初學(xué)者，只想盡快完成設(shè)計(jì)，卻沒有認(rèn)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(shí)，如果使用球頭銑刀，則會(huì)出現(xiàn)過切現(xiàn)象，銑刀使用的時(shí)間越長(zhǎng)，則過切現(xiàn)象會(huì)越嚴(yán)重，換成立銑刀后，則無過切現(xiàn)象。仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)：球頭刀在使用一段時(shí)間后，其形狀發(fā)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(shí)，則會(huì)出現(xiàn)欠切現(xiàn)象。通過以上分析，在精加工如圖4所示的外輪廓時(shí)，最好采用立銑刀，這樣可以避免模具過切現(xiàn)象發(fā)生。

圖5 球頭銑刀外形

圖6 立銑刀外形

3 換刀解決崩邊現(xiàn)象

在精加工平面時(shí)，由于石膏脆性較大，切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生崩邊現(xiàn)象。如果使用球頭銑刀銑削平面，則可避免崩邊現(xiàn)象發(fā)生。但其也有缺點(diǎn)，即工作效率較低，花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。經(jīng)過仔細(xì)分析后，我們采用先在邊緣進(jìn)行加工，然后再用立銑刀對(duì)平面其它區(qū)域進(jìn)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(shí)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(xiàn)象

在精加工如圖8、圖9所示的圖形時(shí)，加工接近完成時(shí)，有自動(dòng)脫落的情況發(fā)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(shí)，為第二次加工預(yù)留3 mm厚的余量、10～15mm高的預(yù)留料。當(dāng)?shù)诙渭庸ね瓿珊?，再用手工的方法去除預(yù)留料，這樣就不再會(huì)有自動(dòng)脫落的情況發(fā)生，同時(shí)還可以保證加工尺寸的準(zhǔn)確性。

圖8 常規(guī)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(jié)構(gòu)比較復(fù)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(shí)極易損壞。使用銑削方法加工小塊，一般最少要在兩個(gè)方向進(jìn)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(tái)上，2種方法均需要平面。所以，加工結(jié)束后，需要手工去料。由于石膏本身強(qiáng)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(fèi)工費(fèi)料，得不償失。

其實(shí)，傳統(tǒng)的小塊模具，是采用石膏模澆注而成的。這就啟發(fā)了我們給小塊設(shè)計(jì)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(jiǎn)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(jié)語

以上是筆者在衛(wèi)生陶瓷石膏試驗(yàn)?zāi)＞邤?shù)控加工中積累的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)及體會(huì)。衛(wèi)生陶瓷石膏試驗(yàn)?zāi)＞邤?shù)控加工方法使數(shù)控技術(shù)在衛(wèi)生陶瓷開發(fā)領(lǐng)域的新嘗試，需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，與同行共同探討，相互交流，以達(dá)到共同提高。

TQ177.3

B

1002－2872（2012）09－0018－03

李滿喜（1955－），高級(jí)工程師；主要從事建筑衛(wèi)生陶瓷工藝裝備研究。