李滿喜 郭俊利

（咸陽陶瓷研究設計院 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

（咸陽陶瓷研究設計院 陜西 咸陽 712000）

采用現(xiàn)代數(shù)控技術進行石膏模具加工是對傳統(tǒng)手工制作石膏模具方法的一個重大突破，這一技術的成功開發(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，促進衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的科技進步。

數(shù)控加工 陶瓷潔具 石膏試驗模具

傳統(tǒng)陶瓷潔具的石膏試驗模具采用手工制作，不僅耗費時間長，而且需要多次試燒才能使產品定型。所以，新產品的開發(fā)周期通常需要1～2個月的時間，做出來的產品經常不能達到預期效果，很難滿足用戶對新產品造型的要求，這就大大制約了陶瓷潔具產品更新?lián)Q代的步伐。利用現(xiàn)代數(shù)控技術，采用數(shù)控銑床加工衛(wèi)生陶瓷石膏試驗模具，可以大幅縮短陶瓷潔具產品的開發(fā)時間，縮短產品更新?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，需要將計算機編好的程序，輸入機床數(shù)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理，確認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)將其總結歸納，與同行進行交流，共同提高。

1 造型設計易出現(xiàn)的錯誤

在精加工如圖1所示曲面時，有如下情況：模擬走刀路線后，發(fā)現(xiàn)模具產品局部地方沒有刀路產生；模擬加工時，此處加工不上，換用其他方法進行自動編程，仍無法解決問題；將程序輸入數(shù)控機床后，無法通過程序檢查，出錯提示為：點不在圓上。最后只能采用手工編程和手動修改的方法勉強解決，但加工后的曲面過渡處不光滑，局部處理的不夠理想。

圖1 局部無刀路產生

經過反復檢查，發(fā)現(xiàn)此處曲面原型設計就有缺陷。雖然不影響原型設計，可以“實體化”，也不影響模具開模設計，但是最終在數(shù)控加工時卻無法加工到位。經過對原型設計修改后，問題得到圓滿解決，如圖2、圖3所示。這是初學造型設計的最容易出現(xiàn)的錯誤。對于初學者，只想盡快完成設計，卻沒有認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，如果使用球頭銑刀，則會出現(xiàn)過切現(xiàn)象，銑刀使用的時間越長，則過切現(xiàn)象會越嚴重，換成立銑刀后，則無過切現(xiàn)象。仔細分析發(fā)現(xiàn)：球頭刀在使用一段時間后，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，則會出現(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，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，由于石膏脆性較大，切削時會產生崩邊現(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，即工作效率較低，花費時間較長。經過仔細分析后，我們采用先在邊緣進行加工，然后再用立銑刀對平面其它區(qū)域進行加工。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，加工接近完成時，有自動脫落的情況發(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，為第二次加工預留3 mm厚的余量、10～15mm高的預留料。當?shù)诙渭庸ね瓿珊螅儆檬止さ姆椒ㄈコA留料，這樣就不再會有自動脫落的情況發(fā)生，同時還可以保證加工尺寸的準確性。

圖8 常規(guī)加工圖

圖9 改良后加工圖

5 小塊的加工方法

陶瓷潔具模具結構比較復雜的部分是小塊，小塊不但分割要合理，而且不能有薄片，否則使用時極易損壞。使用銑削方法加工小塊，一般最少要在兩個方向進行加工。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上，2種方法均需要平面。所以，加工結束后，需要手工去料。由于石膏本身強度不高，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，費工費料，得不償失。

其實，傳統(tǒng)的小塊模具，是采用石膏模澆注而成的。這就啟發(fā)了我們給小塊設計模具，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 結語

以上是筆者在衛(wèi)生陶瓷石膏試驗模具數(shù)控加工中積累的一點經驗及體會。衛(wèi)生陶瓷石膏試驗模具數(shù)控加工方法使數(shù)控技術在衛(wèi)生陶瓷開發(fā)領域的新嘗試，需要在實踐中不斷總結經驗，與同行共同探討，相互交流，以達到共同提高。

TQ177.3

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1002－2872（2012）09－0018－03

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