CN103008990A - 一种微型多维精密切削加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微型多维精密切削加工方法，采用整体加工成形，通过对工件结构形式和尺寸精度分析，工件截面为圆形部分采用车加工完成，截面为矩形部分采用线切割加工完成，根据工序的先后关系和加工步骤，中间过程需要设计专用夹具用于工件的精确定位，中间加工工序对工步尺寸进行精度传递。本发明采用整体加工成型工艺替代常规拼接焊合方式，能保证工件结构的完整性，并针对加工的工件尺寸小且为异形结构，通过两个辅助的夹具起到保护工件的作用，且定位基准的转移，使得尺寸精度和位置精度高。

Description

一种微型多维精密切削加工方法
技术领域
本发明涉及一种微型多维精密切削加工方法，属于机械加工技术领域。
背景技术
对于微型多维精密零件的切削加工，尤其是异形内导体的切削加工，已有的解决方法是将内导体进行拆分为两个零件分别加工，然后通过锡焊焊接而成。但由于工件结构尺寸很小，采用拆分零件加工后进行焊接的工艺方法，无法完成精确定位，且焊接时无法保证连接可靠，存在无法保证设计要求尺寸精度和形状位置精度的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种微型多维精密切削加工方法，采用精密加工模式辅以专用夹具进行加工，能够满足设计尺寸要求和位置精度要求。
一种微型多维精密切削加工方法，该微型多维结构为L形，由A段、D段和F段组成，其中A段和F段为一节或一节以上的圆柱体，D段由互相垂直且都为长方体的d段和e段组成，D段的两个端面分别与A段和F段连接；其切削加工方法采用两个辅助夹具分为夹具一和夹具二，夹具一包括底座、压板和螺钉，其中底座为方形结构且其上表面加工有V形槽，压板的底面设置有V形凸台，压板通过螺钉安装在底座的上表面；夹具二包括夹具体、压紧螺钉和压板，其中夹具体为圆柱体且其一端水平加工成平面，夹具体的平面上加工有垂直的两个凹槽，且凹槽与微型多维结构的尺寸一致，压板通过压紧螺钉安装在夹具体的平面上；该方法具体步骤如下：
步骤一：根据A段的结构尺寸粗车毛坯，并精加工外圆得到多节圆柱体，多节圆柱体的一端与A段结构尺寸一致，其中部和另一端分别为d1段、e1段和f1段，e1段位于d1段和f1段之间，e1段为装夹的限位段且直径均大于d1段和f1段，d1段用于加工微型多维结构垂直的部分，d1段的长度大于或等于d段的长度和e段的宽度之和，d1段的直径大于或等于2倍微型多维结构短边的长度，f1段的圆周面为线切割的装夹外圆，f1段和e1段相交面为端面C并用作线切割的定位面；
步骤二：将步骤一得到多节圆柱体的f1段置于夹具一的V形槽内并通过压板的V形凸台将其卡住，且端面C与底座的一个侧面相抵触；
步骤三：根据D段的结构尺寸，采用线切割加工多节圆柱体的d1段得到L形结构，具体包括：
①将多节圆柱体的d1段加工成长方体d2段，长方体d2段的厚度与d段一致；
②将夹具一的底座翻转90°，即带动夹具一上的多节圆柱体翻转90°，线切割加工长方体d2段成两个互相垂直长方体d3段和e2段，即得到L形结构，d3段与d段的尺寸一致，e2段与微型多维结构短边的长度一致且截面与e段一致；
步骤四：将步骤三得到的L形结构放置在夹具二的凹槽内并通过压板和压紧螺钉固定，L形结构的e2段伸出夹具二的夹具体外侧，且其伸出的长度大于或等于F段的长度；
步骤五：车加工L形结构e2段露在夹具二的夹具体外侧的那部分得到f2段，f2段与F段的尺寸一致，即得到本发明所需要的微型多维结构。
有益效果：本发明采用整体加工成型工艺替代常规拼接焊合方式，能保证工件结构的完整性，并针对加工的工件尺寸小且为异形结构，通过两个辅助的夹具起到保护工件的作用，且定位基准的转移，使得尺寸精度和位置精度高。
附图说明
图1为本发明切削加工方法的流程图。
图2为本发明异形内导体的结构示意图。
图3为本发明多节圆柱体的结构示意图。
图4为本发明夹具一夹持工件的示意图。
图5为本发明线切割得到矩形截面的示意图。
图6为本发明线切割得到L形结构的示意图。
图7为本发明夹具二夹持工件的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种微型多维精密切削加工方法，采用整体加工成形，通过对工件结构形式和尺寸精度分析，工件截面为圆形部分采用车加工完成，截面为矩形部分采用线切割加工完成，根据工序的先后关系和加工步骤，中间过程需要设计专用夹具用于工件的精确定位，中间加工工序对工步尺寸进行精度传递。
本实施例为异形内导体的切削加工，如附图2所示，该异形内导体为L形的微型多维结构，由A段、D段和F段组成，A段为三节圆柱体，由a、b和c段组成，F段为一节圆柱体f段，D段由互相垂直d段和e段组成，a、b、c和d段构成微型多维结构的长边为14.7mm，e和f段构成微型多维结构的短边为4.95mm，d和e段的截面均为矩形且尺寸为1mm×1mm，其余的截面均为圆形，a、b、c和f段的直径分别为Φ0.73mm、Φ0.9mm、Φ1.8mm和Φ1mm，长度为1.8mm、3.4mm、5mm和2mm；如附图1所示，具体方法步骤如下：
步骤一：粗车毛坯，毛坯选择铜棒HPb59-1，毛坯的外径为Φ12mm，并精加工外圆得到多节圆柱体，由a1、b1、c1、d1、e1和f1段组成，a1、b1和c1与a、b和c段的尺寸一致，d1、e1和f1段的直径分别为11mm、12mm和10mm，长度为5.5mm、1.3mm和23mm；
由于异形内导体短边为4.95mm，根据结构尺寸计算（4.95+0.5）×2=10.9mm，0.5为预留的工艺加工过程余量，得出毛坯的外径至少需要Φ10.9mm，考虑后续线切割加工准确定位和便于批量加工一致性，需要为线切割工步预留定位台阶面，因此选择毛坯的外径为Φ12mm。为满足后工序加工定位一致性，对中间过程工序尺寸需要提高精度要求，具体见图3，图中外圆B用于线切割装夹外圆，C端面用于线切割定位面，以满足设计要求的同轴度、对称度和批加工一致性。
步骤二：如附图4所示，夹具一包括底座、压板和螺钉，其中底座为方形结构且其上表面加工有V形槽，压板的底面设置有V形凸台，压板通过螺钉安装在底座的上表面；将步骤一得到多节圆柱体的f1段置于夹具一的V形槽内，并通过压板的V形凸台将多节圆柱体卡住，且多节圆柱体的端面C与底座的一个侧面相抵触，起到定位的作用。
以外圆B和端面C用作线切割定位和装夹基准，为满足定位和装夹完成1mm×1mm矩形截面的加工，并且保证1mm×1mm矩形截面四周侧面的垂直度，因此采用夹具一用于定位与装夹。
步骤三：采用线切割加工步骤二用夹具一装夹定位的多节圆柱体d1段，得到异形内导体截面为矩形且弯曲的部分，即d、e段，具体包括：
1）将多节圆柱体的d1段加工成矩形截面且厚度为1mm的d2段，如附图5所示。
2）将夹具一的底座翻转90°，即带动夹具一上的多节圆柱体翻转90°，线切割加工d2段成1mm×1mm矩形截面且互相垂直的d3和e2段，d3段的长度与d段一致，e2段的长度与e和f段的长度之和一致，即得到L形结构，如附图6所示。
步骤四：如附图7所示，夹具二包括夹具体、压紧螺钉和压板，夹具体为圆柱体且其一端水平加工成平面，夹具体的平面上加工有垂直的两个凹槽，且凹槽的尺寸与步骤三得到的L形结构的最大外径一致，将L形结构放置在凹槽内并通过压板和压紧螺钉固定，L形结构的短边伸出夹具体外侧，且保证e2段伸出的长度大于2mm。
步骤五：车加工L形结构e2段露在夹具二的夹具体外侧的那部分，得到尺寸与f段一致的f2段，即得到本实施例所需要的异形内导体。
本发明中微型多维结构的A段不限于三节圆柱体，可以为一节、二节或三节以上圆柱体且圆柱体的直径可以是依次递减、中间大两端小或中间小两端大，F段也不限于一节圆柱体，可以为一节以上圆柱体，D段中的d段和e段也可以是多节且两者截面的尺寸可以不同。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种微型多维精密切削加工方法，其特征在于，该微型多维结构为L形，由A段、D段和F段组成，其中A段和F段为一节或一节以上的圆柱体，D段由互相垂直且都为长方体的d段和e段组成，D段的两个端面分别与A段和F段连接；其切削加工方法采用两个辅助夹具分为夹具一和夹具二，夹具一包括底座、压板和螺钉，其中底座为方形结构且其上表面加工有V形槽，压板的底面设置有V形凸台，压板通过螺钉安装在底座的上表面；夹具二包括夹具体、压紧螺钉和压板，其中夹具体为圆柱体且其一端水平加工成平面，夹具体的平面上加工有垂直的两个凹槽，且凹槽与微型多维结构的尺寸一致，压板通过压紧螺钉安装在夹具体的平面上；该方法具体步骤如下：
步骤一：根据A段的结构尺寸粗车毛坯，并精加工外圆得到多节圆柱体，多节圆柱体的一端与A段结构尺寸一致，其中部和另一端分别为d1段、e1段和f1段，e1段位于d1段和f1段之间，e1段为装夹的限位段且直径均大于d1段和f1段，d1段用于加工微型多维结构垂直的部分，d1段的长度大于或等于d段的长度和e段的宽度之和，d1段的直径大于或等于2倍微型多维结构短边的长度，f1段的圆周面为线切割的装夹外圆，f1段和e1段相交面为端面C并用作线切割的定位面；
步骤二：将步骤一得到多节圆柱体的f1段置于夹具一的V形槽内并通过压板的V形凸台将其卡住，且端面C与底座的一个侧面相抵触；
步骤三：根据D段的结构尺寸，采用线切割加工多节圆柱体的d1段得到L形结构，具体包括：
①将多节圆柱体的d1段加工成长方体d2段，长方体d2段的厚度与d段一致；
②将夹具一的底座翻转90°，即带动夹具一上的多节圆柱体翻转90°，线切割加工长方体d2段成两个互相垂直长方体d3段和e2段，即得到L形结构，d3段与d段的尺寸一致，e2段与微型多维结构短边的长度一致且截面与e段一致；
步骤四：将步骤三得到的L形结构放置在夹具二的凹槽内并通过压板和压紧螺钉固定，L形结构的e2段伸出夹具二的夹具体外侧，且其伸出的长度大于或等于F段的长度；
步骤五：车加工L形结构e2段露在夹具二的夹具体外侧的那部分得到f2段，f2段与F段的尺寸一致，即得到本发明所需要的微型多维结构。
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