CN101700584B - 平面网纹加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低成本、高效率的平面网纹加工方法，使用普通的镗(铣)床即可进行网纹加工，利用回刀纹与切削刀纹交叉形成封闭网纹，并且通过调整刀具的转速、进给速度和吃刀量来具体控制网纹的大小及深度。本发明的有益效果主要体现在：加工平面平整，基本无凹入量；加工工艺简单，效率高、成本低；网格呈大致相同的菱形排列，美观实用；无需使用专用设备加工，利于推广。

Description

平面网纹加工方法

技术领域

本发明涉及一种加工方法，尤其是一种平面网纹加工方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

在工件表面加工出平面网纹的主要目的是增加平面的表面粗糙度，间接地增大平面密封胶的附着面积，提高附着力；而且大致相同的网格结构也增加了工件表面的美观。

传统的平面网纹加工方法为钳工刮削完成，或者采用滚花加工，其劳动强度大，加工速度慢。为了减轻劳动强度，提高加工效率，出现了结构复杂的数控加工中心，但设备投资大，导致加工成本过高，不利于推广。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提供一种低成本、高效率的平面网纹加工方法，该方法使用普通机床即可在工件表面加工出理想的网纹，通过调整刀具的转速、进给速度和吃刀量来控制网纹的大小及深度。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种平面网纹加工方法，包括以下步骤：

a、将至少装有一把刀片的盘铣刀和需加工平面网纹的工件分别装夹在铣床的刀杆和工台上；所述盘铣刀的回转中心垂直于工件相对进给方向，且偏离工件边缘；所述盘铣刀直径至少且尽可能地大于工件的待加工平面的最大宽度；

b、根据网纹网格平行于工件相对进给方向的最大长度a(毫米)、盘铣刀上的刀齿数Z(个)，按下式确定盘铣刀的刀具转速n(转/分)与刀具进给速度f(毫米/分)：f＝a·n·Z；

c、以确定好的刀具转速和与刀具进给速度启动铣床，铣削加工工件，使工件表面形成进刀纹和回刀纹交叉构成的所需网纹。

进一步地，所述工件与盘铣刀初始位置的相对关系为：工件位于盘铣刀的回转半径的区域的中间1/3处，即所述盘铣刀的回转中心与工件的待加工表面之间的垂直距离大致等于所述盘铣刀的刀具半径的1/3。

再进一步地，上述步骤c包括如下步骤，

c1、半精铣所述工件的待加工表面，半精铣过后的表面保留余量；

c2、调整盘铣刀上的其中任意1个或多个刀片，使所述刀片的刀尖伸出其他刀片刀尖所在平面，根据确定的刀具进给速度f和刀具转速n预加工平面网纹；

c3、将步骤c2中的经调整的刀片位置复原，然后精铣工件平面，达到加工要求；

c4、重复步骤c2，精加工平面网纹。

由于网纹深度的加工要求为一个范围值，因此所述步骤c2中刀片的刀尖伸出量可以为网纹深度的中间值；

上述步骤c2和步骤c4中的刀片的吃刀量等于网纹网格的深度。

所述步骤c2中，调整盘铣刀上的2个或2个以上处于均匀分布位置的刀片。

本发明的有益效果主要体现在：

1)利用回刀纹与切削刀纹交叉形成封闭网纹，加工平面平整，基本无凹入量；

2)加工工艺简单，效率高、成本低；

3)网格呈大致相同的菱形排列，美观实用；

4)无需使用专用设备加工，利于推广。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1是本发明网纹形成过程示意图。

图2是本发明加工的平面菱形网纹示意图。

图3是本发明切削出的网纹模拟图。

具体实施方式

本发明揭示了一种使用普通的镗(铣)床即可进行平面网纹加工的方法。其中所采用的盘铣刀与所述工件待加工表面平行，即刀盘的旋转轴线垂直于所述工件表面，因此铣刀在对工件表面的切削过程中会留下切削刀纹与回刀纹，两者交叉形成封闭网纹。由于切削刀纹与回刀纹一般为弧形纹路，因此本发明基于以上原理，通过计算调整刀具的转速n、进给速度f和吃刀量p来控制网纹的大小及深度，进而得到符合要求的菱形网纹结构。

首先必须推算出刀具的转速n、进给速度f和吃刀量p与网纹的大小及深度之间的关系：由于刀具刀尖在切削过程中的轨迹类似螺旋曲线，其随时间变化的轨迹方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=R\·\cos \frac{\mathrm{\π}\·n\·t}{30}+\frac{f\·t}{60}\\ y=R\·\sin \frac{\mathrm{\π}\·n\·t}{30}\end{array}\right.$

其中：R-刀具半径    mm

n-刀具转速          r/min

f-刀具进给速度      mm/min

t-切削时间          s

该曲线随着时间t的推移(切削进给)而不断重复且自身相互重叠，而形成网格。具体参照图1所示，所述盘铣刀的回转中心垂直于工件相对进给方向，且偏离工件边缘，这样使铣刀刃2的部分切削轨迹位于工件1的表面，图中可见：一次刀纹3和二次刀纹4与另两次回刀纹5(图中虚线部分)组成了一个完整的网格6(图中实心阴影部分)。根据各个参数的合理选择、匹配即可达到图2中网纹网格长度a和宽度b的要求。

其中网格长度a保持不变，推导得出a≈f/n。而网格宽度b则是随着刀尖y坐标变化而不断变化的，如图3所示，一般在刀具半径内形成的网纹可以大致分为稀疏区L1，均匀区L2和稠密区L3，三个区域的宽度大致相等。这样，当所述工件位于盘铣刀的回转半径的区域的中间1/3处，即将工件放置在网纹的均匀区L2内后，即可得到大小相对均匀的网格。实际操作中，可以通过调整机床主轴位置来调整所述工件与盘铣刀初始位置的相对位置关系，即可调整网纹最佳位置，因为当网格的长度a和宽度b都确定后，就可以确定菱形网格网纹的大致形状了。一般使所述盘铣刀的回转中心与工件的待加工表面之间的垂直距离等于所述盘铣刀的刀具半径的1/3即可。其中，刀具的进给速度f根据工件的材质、盘铣刀及刀片的大小选择最佳的刀具进给速度。而刀具转速n则可以通过公式a≈f/n推算得出。

为了保证网格的均匀性和完整性，以及保证螺旋形的网纹尽可能地接近直线，根据待加工的工件表面的最大宽度B选择刀盘的直径D，通常要求D尽量大于B。

本发明的切削要求为小吃刀量和大进给量切削，其中刀片的吃刀量等于网纹网格的深度。因为网纹网格的深度一般都是几丝或者十几丝，因此称为小吃刀量，而在本发明中，由于刀具的转速很低，相对而言，切削的进给量就比较大。

本发明的网纹的最佳加工方式是采用1个刀刃来切削，这样很容易控制网格的深度，保证其深度一致。当然为了提高加工速度，可以选取多个在刀盘上均匀分布的刀刃进行切削，而网纹网格平行于工件相对进给方向的最大长度a(毫米)、盘铣刀上的刀齿数Z(个)，盘铣刀的刀具转速n(转/分)与刀具进给速度f(毫米/分)的关系式为f＝a·n·Z。根据上式即可确定相应的参数。

另外，本发明是控制切削刀纹与回刀纹来形成网格，所以铣刀的旋转方向可以任意选择，可以为图1中所示的逆时针顺铣，也可以是反方向的逆铣。当铣刀逆铣时，只需改变工件或刀具的进给方向即可。

下面结合具体的实施例来解释本发明的加工步骤：

现有一工件，材料为高强度铝合金，其一平面要求加工出平面菱形网格，平面长度L＝600mm，宽度B＝120mm，要求：网格长度a＝3mm，网格宽度b＝2mm，网格深度h＝0.05。具体操作步骤如下：

a、根据工件需加工平面网纹的表面的长度L和宽度B，以及网纹中每个网格的长度和宽度，选择得到刀具参数：盘铣刀直径D＝φ400mm，选择菱形刀片，刀尖圆角R≤0.3mm。

b、半精铣所述工件的待加工表面，按图纸要求将平面铣削平整，保留余量0.5～1mm，平面度应小于0.025。

c、根据工件的材质、盘铣刀及刀片的大小选择(参考工具书)刀具进给速度f＝90mm/min。

d、根据刀具进给速度和每个网格的长度确定刀具转速n＝f/a＝30r/min。

e、根据工件表面的宽度和每个网格的宽度来确定盘铣刀的旋转主轴的初始位置；所述旋转主轴的初始位置位于工件表面宽度边缘的1/3处。

f、调整盘铣刀上的其中任意一个刀片，使所述刀片的刀尖伸出其他刀片刀尖所在平面，所述刀片的刀尖伸出量为网纹深度的中间值，然后根据刀具转速n＝30r/min，刀具进给速度f＝90mm/min进行初步加工出平面网纹；加工时目测网格位置和大小，若有偏差对刀具进给速度和刀具转速以及铣刀的主轴位置进行局部微调即可，调试完成后做好记录。

g、将经过调整的刀片的位置复原，然后精铣工件平面，使工件平面的尺寸、位置精度达到图纸的加工要求。

h、重复步骤f，加工平面网纹。

采取上述方法加工平面网纹，经济又实用，在实际平面网纹批量加工生产中，取得了非常好的经济效益。

本发明还有多种实施方式，例如，在铣刀盘上仅设一个刀片，精铣平面和加工平面网纹都由该同一个刀片完成。例如，盘铣刀上的刀片也可以使其他的形状，并非规定用带圆角的菱形刀片。凡采用等同替换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种平面网纹加工方法，其特征在于：包括以下步骤，

a、将至少装有一把刀片的盘铣刀和需加工平面网纹的工件分别装夹在铣床的刀杆和工台上；所述盘铣刀的回转中心垂直于工件相对进给方向，且偏离工件边缘；所述盘铣刀直径大于工件的待加工平面的最大宽度；

b、根据网纹网格平行于工件相对进给方向的最大长度a毫米、盘铣刀上的刀齿数Z个，按下式确定盘铣刀的刀具转速n转/分与刀具进给速度f毫米/分：f＝a·n·Z；

c、以确定好的刀具转速和与刀具进给速度启动铣床，铣削加工工件，使工件表面形成进刀纹和回刀纹交叉构成的所需网纹。

2.根据权利要求1所述的平面网纹加工方法，其特征在于：所述盘铣刀的回转中心与工件的待加工表面之间的垂直距离等于所述盘铣刀的刀具半径的1/3。

3.根据权利要求1所述的平面网纹加工方法，其特征在于：当所述盘铣刀上设有至少两个刀片时，所述用于加工平面网纹的刀片均布在所述盘铣刀的刀盘上。

4.根据权利要求1所述的平面网纹加工方法，其特征在于：所述步骤c包括如下步骤，

c1、精铣所述工件的待加工表面；

c2、调整盘铣刀上的其中任意1个或多个刀片，使所述刀片的刀尖伸出其他刀片刀尖所在平面，根据确定的刀具进给速度f和刀具转速n加工平面网纹。

5.根据权利要求4所述的平面网纹加工方法，其特征在于：所述步骤c1之前还设有半精铣待加工表面及预加工平面网纹的步骤，半精铣过后的工件表面保留余量。

6.根据权利要求4所述的平面网纹加工方法，其特征在于：所述步骤c2中刀片的刀尖伸出量为网纹深度的中间值。

7.根据权利要求4所述的平面网纹加工方法，其特征在于：所述步骤c2中的刀片的吃刀量等于网纹网格的深度。

8.根据权利要求4所述的平面网纹加工方法，其特征在于：所述步骤c2中，调整盘铣刀上的2个及以上处于均匀分布位置的刀片。

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