北京遙測(cè)技術(shù)研究所 (100076)趙謙益
絕緣材料一般都是非金屬材料,包括聚砜(棕色)、氟塑料(白色)等。由于它們的絕緣性能和耐熱性能很好,因而被廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品中的絕緣、支撐及隔熱等重要零件。絕緣材料相比金屬材料質(zhì)地較軟,雖然在車前過程中切削力小,產(chǎn)生的切削熱也少一些,但是因?yàn)槠鋵?dǎo)熱、散熱很差,尤其是薄壁零件散熱性更差,所以切削加工后容易變形,很難保證設(shè)計(jì)圖樣要求。
根據(jù)薄壁絕緣零件的加工特性,在車削時(shí)必須注意要充分冷卻以及合理運(yùn)用刀具,特別是車削方式、方法的設(shè)計(jì)。
充分冷卻一般都采用冷卻為主的水制切削液。聚砜相比氟塑料來說,強(qiáng)度和耐磨性更好一些,考慮車刀要保持鋒利,車削聚砜零件易選用YG 類硬質(zhì)合金車刀,一般情況選擇前角10°~15°,后角8°~10°,能夠保證車削輕快,而氟塑料零件質(zhì)地較軟,對(duì)刀具角度要求不高,多選擇使用白鋼車刀。
本文介紹的雙刀切削方式是指在薄壁左右或內(nèi)外兩邊,雙刀對(duì)稱同時(shí)切削,目的是使兩邊垂直作用于薄壁面的切削力相互抵消,從而避免因單面切削受力而造成薄壁件產(chǎn)生較大變形。
圖1
圖1 所示為薄壁絕緣墊圈,零件材料為聚砜棒。
(1)加工難點(diǎn)分析 絕緣墊圈軸向壁厚僅(1 ± 0.02)mm,薄壁面較大。如果采用一次性車出內(nèi)外圓,切斷保證厚度1mm,零件卷曲變形嚴(yán)重,厚 (1 ± 0.02)mm 和平行度0.02mm 都無法保證。若采用車出內(nèi)孔、外圓,平好一個(gè)端面,留余量切斷,再用軟爪夾持平另一端面,由于受夾緊力影響,零件有彈性恢復(fù)變形現(xiàn)象,厚度(1 ±0.02)mm 無法保證。
(2)采用雙刀切削解決變形難點(diǎn) ①夾棒料,粗車內(nèi)孔φ45mm,外圓φ79mm,平端面切斷厚度2mm。②利用雙刀切削加工厚度尺寸 (1 ±0.02)mm,注意兩邊車刀吃刀應(yīng)保持一致 (約0.5mm),如圖2a 所示。③采用螺紋背帽夾緊形式,精車內(nèi)孔φ50mm,同時(shí)去除上工步剩余小臺(tái),如圖2b 所示。④自制心軸,以φ50mm 內(nèi)孔定位,頂車外圓φ (78 ±0.1)mm。
圖2
圖3a 所示為特殊方牙螺紋,零件材料為氟塑料棒。
(1)加工難點(diǎn)分析 螺旋介質(zhì)為特殊方牙螺紋,牙厚僅(0.5 ±0.05)mm,而牙高為10.5mm,薄壁面較大,零件材料氟塑料,質(zhì)地較軟。如果從正面切削,牙型必將倒向反面;如果從反面切削,牙型又倒回正面,牙型變形很大,無法滿足設(shè)計(jì)要求。
(2)采用雙頭切削解決薄壁方牙螺紋加工難題①先粗車方牙螺紋,使牙厚為2.5mm。②換雙刀同時(shí)吃刀,精車方牙螺紋厚度(見圖3b)。這里需要注意的是,薄壁兩邊吃刀一致,為1mm,右邊車刀需計(jì)算螺旋升角,另外刀尖對(duì)齊保持兩邊切削受力基本一致,每次進(jìn)給應(yīng)小于0.3mm,還有就是冷卻充分。
圖3
圖4a 所示為絕緣錐套,零件材料為氟塑料棒。
(1)加工難點(diǎn)分析 該零件為薄壁錐套,內(nèi)外錐壁厚為(0.4 ±0.02)mm,如果面車削變形較大,而氟塑料較軟,不利于二次定位裝夾,彈性恢復(fù)現(xiàn)象使錐面產(chǎn)生變形,根本無法保證設(shè)計(jì)角度要求的60° ±30'。
(2)采用雙刀切削解決加工難題 ①夾棒料,鉆孔后先粗車內(nèi)外錐面(大頭在外),厚度為1.5~2mm。②換雙刀切削,如圖4b 所示,內(nèi)外錐面同時(shí)切削,注意冷卻和刀尖對(duì)齊,并計(jì)算斜邊長(zhǎng)度,不要車削過短或過長(zhǎng)。③切斷長(zhǎng)度15mm。
圖4
圖5a 所示為聚砜襯墊。
(1)加工難點(diǎn)分析 零件軸向大面壁厚(0.5 ±0.01)mm,總厚<1.7mm,車削變形大,加工后易卷曲變形,無法保證尺寸公差要求。
(2)原因查找 零件材料存在較大彈性,裝夾時(shí)所車端面在松開夾緊力后,零件變形較大,也稱彈性恢復(fù)變形。為克服此類變形,需加工出一個(gè)基本無變形端面,由于材料局限很難實(shí)現(xiàn)。
(3)應(yīng)用雙刀切削方式車平兩端面 ①夾棒料,粗車外圓φ79mm、內(nèi)孔φ45mm,平端面后,切斷長(zhǎng)度3mm。②以內(nèi)孔φ45mm 和一端面(小于φ50mm外圓)定位,使零件基本處于自然狀態(tài),采用雙刀同時(shí)車削,保證總厚1.7mm,如圖5b 所示。雙刀車至φ49mm。③以φ79mm 及一端面定位,螺紋背帽軸向夾緊,車內(nèi)孔φ50mm,同時(shí)車掉上工步所留小臺(tái),如圖5c 所示。④以內(nèi)孔φ50mm 及一端面定位,精車大外圓φ (78 ±0.1)mm,精車φ56mm 外圓臺(tái)階,同時(shí)保證薄壁(0.5 ±0.01)mm 尺寸(見圖5d)。
圖5
雙刀切削時(shí)薄壁面處于懸空的自然狀態(tài),基本上不受夾緊力影響,因而這種加工方式可克服零件彈性恢復(fù)變形,能夠加工出較為規(guī)矩的平面或曲面。
雙刀切削時(shí)兩車刀主偏角一般選擇90°,使作用于薄壁的垂直合力盡可能小。
兩車刀的前角、主副后角及副偏角盡可能一致,刀尖對(duì)齊,才能抵消切削力。由于絕緣零件車削時(shí)切削力較小,一般車削薄壁時(shí),兩刀切削力只要能夠抵消90%左右,車削效果就很不錯(cuò)了。
雙刀切削薄壁絕緣零件缺點(diǎn)是備刀調(diào)試和試車時(shí)間稍長(zhǎng)。但是可解決許多看似不可能實(shí)現(xiàn)的薄壁切削。