CN102357777B - 一种微小薄壁零件的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于微小薄壁结构件微细超精密加工方法，涉及一种微小薄壁结构件微细铣削加工方法。本发明将微细超精密铣削加工技术应用到微小薄壁结构件上，提供了一种微小薄壁结构件加工工艺方法，解决了金属微小薄壁结构件加工难题。将微小薄壁零件利用502胶固定在定位块上，采用微铣刀加工薄壁，利用显微镜进行精确对刀，实现微小薄壁零件微细超精密加工，保证了零件设计的各项精度指标。
Description
技术领域
本发明涉及一种加工方法，尤其是微小薄壁结构件的加工方法。
背景技术
对于微小薄壁结构件，如整体尺寸为3mm×0.6mm×0.08mm的薄壁零件，需要在其表面加工尺寸为200μm×180μm×10μm薄壁沟槽，采用传统的加工方法无法实现，目前主要采用微细加工方法来实现。目前常用的微细加工方法有基于硅的刻蚀技术、微细切削加工和微细电加工，其中硅刻蚀技术使用最为广泛、技术为最成熟，但其只能用于基于硅类材料的加工，而无法满足非硅类器件的加工，所以无法用于金属类零件的微细加工中；同时微细电加工产生的电蚀层将会对厚度只有几个微米的零件的性能产生极大的影响，甚至导致零件报废。
发明内容
针对目前硅刻蚀技术、微细电加工都无法精确加工金属微小薄壁零件的不足，本发明提供了一种新型微小薄壁结构件加工方法。
本发明采取的技术解决方案为一种微小薄壁零件的加工方法，包括以下步骤：
（1）制作定位块（1）及微小零件毛坯（2）
a)制作定位块（1）
制作定位块（1），作为零件毛坯（2）定位表面，用于零件毛坯（2）的装夹定位；
b)制作零件毛坯（2）
采用精密慢走丝线切割，加工微小零件毛坯（2），要求多遍走丝，确保零件毛坯（2）精度；
c)对零件毛坯（2）去毛刺
采用双面刀片轻轻刮去零件毛坯（2）边角的毛刺；
（2）零件毛坯（2）及定位块（1）清洗
a)零件毛坯（2）清洗
利用无水乙醇和丙酮超声波清洗零件毛坯（2），然后晾干；
b)定位块（1）清洗
利用汽油和丙酮超声波清洗定位块（1），然后烘干；
（3）零件毛坯（2）的装夹定位
a)零件毛坯（2）粘接
利用502胶将零件毛坯（2）粘接在定位块（1）上，实现零件毛坯（2）精确定位，零件毛坯2胶层厚度不大于2μm；
b)零件机床装夹
利用精密平口虎钳将粘接上的零件毛坯（2）的定位块（1）固定在微细铣床工作台上；
（4）微细铣削加工
粗加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为5μm；
半精加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为2μm；
精加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为1μm；
（5）零件去毛刺及拆卸零件
利用双面刮刀去除微细铣削微槽毛刺，再利用丙酮将502胶溶解，零件从定位块上自行滑落，落入烧杯中。
本发明具有的优点和有益效果：
提供了一种微小薄壁结构件加工方法，解决了金属微小薄壁结构件加工难题；采用微铣刀加工薄壁微槽，利用显微镜进行精确对刀，实现微小薄壁零件微细超精密加工，保证了零件设计的各项精度指标。
附图说明
图1是微小薄壁零件加工流程图；
图2是微小薄壁结构件示意图；
图3是零件粘接点胶示意图，其中，1：定位块，2：零件毛坯，3：点胶处；
图4是零件去余胶示意图，其中4、5和6为去余胶表面；
图5零件粘接示意图，其中，1：定位块，2：零件毛坯；
图6零件微细铣削加工示意图，其中，7：微铣刀，8：对刀状态，9：加工状态；
具体实施方式
下面结合说明书附图具体说明本发明，请参阅说明书附图1～图6，一种微小薄壁零件的加工方法，包括以下步骤：
（1）制作定位块1及微小零件毛坯2
a)制作定位块
制作定位块1，作为零件定位表面，用于零件毛坯2的装夹定位；
b)制作零件毛坯
采用精密慢走丝线切割，加工微小零件毛坯2，要求多遍走丝，确保零件毛坯2精度；
c)对零件毛坯去毛刺
采用双面刀片轻轻刮去零件毛坯2边角的毛刺，从而使零件毛坯2定位基准无毛刺，能准确定位在定位块1上，确保定位精度；
（2）零件毛坯及定位块清洗
a)零件毛坯清洗
利用无水乙醇和丙酮超声波清洗零件毛坯2，然后晾干；
b)定位块1清洗
利用汽油和丙酮超声波清洗定位块1，然后烘干；
（3）零件毛坯的装夹定位
a)零件毛坯粘接
利用502胶将零件毛坯2粘接在定位块1上，实现零件毛坯2精确定位，要求零件毛坯2胶层厚度不大于2μm；
b)零件机床装夹
利用精密平口虎钳将粘接上的零件毛坯2的定位块1固定在微细铣床工作台上；
（4）微细铣削加工
粗加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为5μm；
半精加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为2μm；
精加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为1μm；
（5）零件去毛刺及拆卸零件
利用双面刮刀去除微细铣削微槽毛刺，再利用丙酮将502胶溶解，零件从定位块上自行滑落，落入烧杯中。
实施例
本微小薄壁结构件尺寸微小，如图2所示，整体尺寸为A×B×C为3mm×0.6mm×0.08mm，薄壁特征尺寸a×b×c为200μm×180μm×(10±1）μm。本微小零件为薄壁结构，微细铣削加工难度有三点：一是微小零件装夹定位、二是加工过程中零件找正、精确对刀；三是如何保证加工精度±1μm。
具体的解决步骤如下：
（1）制作定位块及零件毛坯
a)制作定位块
制作定位块1，作为零件毛坯2的定位面，用于零件毛坯2的装夹定位。定位块1为长方体，尺寸为28mm×25mm×（10±0.01）mm，定位面平行度0.005mm，平面度0.003mm，保持尖边。利用精密平磨机床加工定位块可以达到要求；
b)制作零件毛坯
采用精密慢走丝线切割，加工零件毛坯2，要求：加工时要求采用慢走丝、小电流，多遍走丝，同时必须将压力水的压力解除。最终零件必须用细毛刷轻轻扫取，再用镊子将零件小心拾取后放入专用盒中；
c)零件毛坯去毛刺
将零件毛坯2放置在平板上，用掰成尖角的双面刀片轻轻刮去边角的毛刺，用刀片平面轻轻推，特别注意边角保持尖边，同时边角无毛刺，无突起，要求突起等毛刺尺寸小于0.003mm。从而使零件定位基准无毛刺，能准确定位在定位块上，确保定位精度。
（2）零件毛坯及定位块清洗
a)清洗零件
将零件毛坯2单层放置在带滤纸的烧杯中，不允许出现零件的叠加，避免损伤零件毛坯2，同时烧杯不可直接置于超声波设备的底部，必须放置在隔层上。清洗步骤如下：
1)用无水乙醇超声波，清洗10min，重复2次；
2)用丙酮超声波，清洗10min；
3)清洗后零件毛坯2放置在干净的绸布上晾干。
b)清洗定位块
将定位块1放入底部垫滤纸的烧杯中，用汽油和丙酮各超声波清洗10分钟，然后将清洗后的定位块1放入烘箱在80℃烘1小时。
（3）对零件毛坯装夹定位
a)零件毛坯粘接
1)在40倍显微镜下将零件毛坯2放在定位块1上，其前端面6与定位块1平齐，要求：不能突出定位块，不能与定位块有夹角，用镊子压在零件毛坯2两侧，将其压紧，再用细丝沾502胶固定，点胶位置在凹型处，如图3所示，每个垫块单边粘5个，方向一致。
2)在40倍显微镜下检查零件毛坯2边缘是否突出定位块，零件毛坯2与定位块1是否完全贴合。
3)在40倍显微镜下加工对刀处去除余胶，以免加工时影响加工对刀精度。如图4所示，其中左端面4、上端面5和前端面6为去余胶表面。
b)零件机床装夹
粘接上零件毛坯2的定位块1如图5所示。利用精密平口虎钳将粘接上零件毛坯2的定位块1固定在微细铣床工作台上。
（4）微细铣削加工
在微细超精密铣削机床上采用的微铣刀7为
0.2mm硬质合金微直柄立铣刀，利用显微镜放大300倍找正定位块1的长度方向直边，并找正零件毛坯2的左端面4、上端面5和前端面6，如图6中对刀状态8所示；
粗加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为5μm；
半精加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为2μm；
精加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为1μm；
薄壁厚度达到10μm±1μm，如图6中加工状态9所示，通过机床Z向运动精度保证加工精度±1μm，完成零件加工。
（5）零件去毛刺及拆卸零件
a)零件去毛刺
将铣后的零件粘接在定位块上放在40倍显微镜下：
1）用粘有汽油的小毛笔轻轻洗去上面的油污和积屑；
2）去薄壁处毛刺：在40倍显微镜下，用双面刀片掰成的尖角，去除微小零件薄壁特征的毛刺，要求边缘光滑、无凸起、保持尖边。尤其注意加工后的翻边等必须用刀片尖切除，槽口边缘去毛刺时应保证适当的尖边。
b)拆卸零件
将粘接微小零件的定位块放在装有丙酮溶液的培养皿中，定位块应侧放，丙酮溶液应没过零件，放置等待零件从定位块自行滑落下来，注意一定要零件自行滑落，将滑落下来的零件放在另一个装有丙酮溶液的培养皿中浸泡2分钟，而后放在干净的玻璃块上用小毛笔粘丙酮轻轻刷洗干净，刷洗时注意压住零件向外侧刷，薄壁特征处一定要轻轻横刷。晾干后放入洁净的编有号码的专用零件盒中。
本发明提供了一种微小薄壁结构件加工方法，解决了金属微小薄壁结构件加工难题。将微小薄壁零件利用502胶固定在定位块上，采用
0.2mm硬质合金微直柄立铣刀加工薄壁结构，利用显微镜放大300倍找正零件的左端面4、上端面5和前端面6，在微细超精密机床上实现微小薄壁零件微细铣削加工，通过微细超精密机床Z向运动精度保证加工精度±1μm。解决了微小零件加工中的微小零件装夹定位、零件找正、精确对刀，加工精度控制等难题。
Claims (1)
1.一种微小薄壁零件的加工方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）制作定位块（1）及微小零件毛坯（2）
a)制作定位块（1）
制作定位块（1），作为零件毛坯（2）定位表面，用于零件毛坯（2）的装夹定位；定位块（1）为长方体，尺寸为28mm×25mm×（10±0.01）mm，定位面平行度0.005mm，平面度0.003mm；
b)制作零件毛坯（2）
采用精密慢走丝线切割，加工微小零件毛坯（2），要求多遍走丝，保证零件毛坯（2）的精度；
c)对零件毛坯（2）去毛刺
采用双面刀片轻轻刮去零件毛坯（2）边角的毛刺；
（2）零件毛坯（2）及定位块（1）清洗
a)零件毛坯（2）清洗
利用无水乙醇和丙酮超声波清洗零件毛坯（2），然后晾干；
b)定位块（1）清洗
利用汽油和丙酮超声波清洗定位块（1），然后烘干；
（3）零件毛坯（2）的装夹定位
a)零件毛坯（2）粘接
在40倍显微镜下利用502胶将零件毛坯（2）粘接在定位块（1）上，实现零件毛坯（2）精确定位，零件毛坯(2)胶层厚度不大于2μm；
b)零件机床装夹
利用精密平口虎钳将粘接上零件毛坯（2）的定位块（1）固定在微细铣床工作台上；
（4）微细铣削加工
利用显微镜放大300倍找正定位块（1）的长度方向直边，并找正零件毛坯（2）的左端面（4）、上端面（5）和前端面（6）；
粗加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为5μm；
半精加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为2μm；
精加工：主轴转速：90000rpm，进给速度：5mm/s，吃刀量为1μm；
（5）零件去毛刺及拆卸零件
将铣后的零件粘接在定位块（1）上放在40倍显微镜下：利用双面刮刀去除微细铣削微槽毛刺，再利用丙酮将502胶溶解，零件从定位块（1）上自行滑落，落入烧杯中。
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