CN105364418B - 一种聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法 - Google Patents
一种聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出了一种聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，包括以下步骤：1)备料，选定装夹方式；2)装夹到位后，对零件进行车外圆；车外圆刀采用MVLNR2020K‑16外圆仿型刀杆、35°VNGP160402刀片，加工参数为主轴转速1000～2000r/min、吃刀深度ap0.1～0.5mm、进给量f0.1～0.3mm/r；3)对零件进行车螺旋槽；螺旋槽刀的前角为10°～15°；对螺旋槽刀增加副偏角，角度10°～12°；加工参数车螺旋吃刀深度ap0.2mm、主轴转速500r/min、螺距1.33mm；4)加工零件内径，采用先车后镗的方式。本发明一种聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，通过有效地装夹定位工件、采用正确的切削方法、合理地选择刀具，减少工件表面残留切削热以及尺寸变化，获得良好的加工效果。
Description
技术领域
本发明属于机械加工工艺，尤其涉及高分子材料薄壁螺旋零件的加工方法。
背景技术
聚四氟乙烯具有耐高温、耐腐蚀、抗酸抗碱、抗各种有机溶剂、以及吸水性小、摩擦系数低、自身润滑摩擦性能好等的特点，几乎能耐所有化学品的腐蚀，同时聚四氟乙烯具有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异能在-180℃～+250℃的温度下长期工作，此类材料广泛应用于化学化工和航空航天产品上。
公司某型零件(如图1)材料为玻璃纤维填充聚四氟乙烯，零件形状为螺旋形，零件厚度0.635～0.735mm宽为2.21～2.26mm，属于薄壁非金属件，加工难度较大。
在以往加工过程中存在以下问题：①由于零件自身散热性差、热膨胀系数较高，在加工过程中零件受热变形较大；②零件加工完成后，表面质量差，内孔及外圆尺寸无法测量，尺寸不稳定；③加工零件斜边时，零件无法装入夹具中；④多次调整加工方法及尺寸公差，依然无法保证零件要求，零件尺寸合格率仅为30％。
发明内容
为了解决背景技术中所存在的技术问题，本发明提出了一种聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，通过有效地装夹定位工件、采用正确的切削方法、合理地选择刀具，减少工件表面残留切削热以及尺寸变化，获得良好的加工效果。
本发明的技术解决方案是：一种聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，其特殊之处在于：所述方法包括以下步骤：
1)备料，选定装夹方式；
2)装夹到位后，对零件进行车外圆；车外圆刀采用MVLNR2020K-16外圆仿型刀杆、35°VNGP160402刀片，加工参数为主轴转速1000～2000r/min、吃刀深度ap0.1～0.5mm、进给量f0.1～0.3mm/r；
3)对零件进行车螺旋槽；螺旋槽刀的前角为10°～15°；对螺旋槽刀增加副偏角，角度10°～12°；加工参数车螺旋吃刀深度ap0.2mm、主轴转速500r/min、螺距1.33mm；
4)加工零件内径，采用先车后镗的方式；
4.1)车削时单边留余量，待螺旋槽加工完成后进行步骤4.4)；
4.2)选定ф7mm整体式合金镗刀分别进行粗镗、精镗加工；
4.3)粗镗留余量1.6mm，加工参数为主轴转速200～800r/min、吃刀深度ap0.1～0.4mm、进给量f0.1～0.3mm/r；
4.4)螺旋槽加工完成后精镗内孔达尺寸要求。
上述步骤1)装夹方式是采用精密数控车床HTC2050n的液压夹紧系统，夹紧力为0.1MPa。
上述步骤2)加工参数为主轴转速1500r/min、吃刀深度ap0.3mm、进给量f0.3mm/r。
上述步骤3)螺旋槽刀其余角度：后角5°～10°，副后角2°～3°，副偏角12°；切削刃的长度比零件槽深大1～2mm。
上述步骤4)镗孔最佳参数为：吃刀深度ap0.2mm、主轴转速240r/min、进给量f0.1～0.2mm/r。
上述步骤3.1)车削时单边留余量1mm。
本发明聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法通过有效地装夹定位工件、采用正确的切削方法、合理地选择刀具，减少工件表面残留切削热以及尺寸变化，获得良好的加工效果。已应用于公司各型产品中同类型零件的加工，并将加工经验推广至金属薄壁零件加工。很好解决了聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工，操作简单方便，零件加工可靠、稳定、效率高，适用现场批量生产。
附图说明
图1是本发明现有技术聚四氟乙烯薄壁螺旋零件示意图；
图2是本发明多个零件加工示意图；
图3.1、图3.2是螺旋槽刀的结构示意图；
具体实施方式
本发明是一种聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，其原理是：制定合理工艺方案，选择适当的加工方法及参数：虽然薄壁类聚四氟乙烯零件的加工难度较大，但如果有效地装夹定位工件、采用正确的切削方法、合理地选择刀具，就能有效地减少工件表面残留切削热以及尺寸变化，从而获得良好的加工效果。根据零件形状特点，采取多个零件同时加工再切割为单个零件的方式，参见图2，选择10～11件零件同时加工，零件加工工序流程：备料→车外圆→车内孔→车螺旋槽→镗孔→切断→校形→检验→入库；其中零件车外圆、内孔、螺旋槽、镗孔应选用由液压夹紧系统的数控车床进行加工，我们选用精密数控车床HTC2050n一次装夹加工完成。本专利重点描述零件内、外圆及螺旋槽的加工。
1)加工零件时的装夹方式及刀具、加工参数的选择
1.1)装夹方式的选定
因零件材料刚性较差、硬度低，夹紧产生的变形量较大，从而影响了加工的尺寸精度和形状精度，所以为了减少和防止工件产生变形，我们采用精密数控车床HTC2050n的液压夹紧系统，夹紧力为0.1MPa，也可选用普通车床加工，手动夹紧，夹紧力大小可根据手感来判断，尽量降低夹紧时工件毛坯的变形。
2)刀具、加工参数的选定
2.1)车外圆刀的选定
由于材料本身热传导性较差，一般车削加工冷却难以充分将切削热全部带走，若连续车削加工会使工件表面温度上升，实际测量后发现，当工件表面温度每升高10℃，零件在直径方向增大0.2～0.25mm左右，其增大量远大于工件实际公差，加工零件宽度尺寸2.21～2.26无法保证，需要严格的控制工件表面残留切削热，预防零件因热膨胀导致尺寸不合格，但控制工件表面残留切削热的措施除了加工时充分的冷却，还可以通过合理的切削参数及加工刀具来决定。
数控车床一般都采用可更换刀片的刀具，这样就减少了反复磨刀及反复对刀的时间及误差，因零件材质较软，外圆车刀需选择较锋利的刀具，我们选用MVLNR2020K-16外圆仿型刀杆、35°VNGP160402刀片，加工参数为主轴转速1000～2000r/min、吃刀深度ap0.1～0.5mm、进给量f0.1～0.3mm/r。经反复验证选取切削参数为：主轴转速1500r/min、吃刀深度ap0.3mm、进给量f0.3mm/r时效果最佳。
2.2)车螺旋槽的选定
以前此类零件螺旋加工采用数控车床专用的槽刀，刀具不够锋利，加工时切削热产生较大，而零件薄(单边厚度仅有0.635～0.735mm)，热膨胀导致零件加工表面质量差，尺寸不稳定，容易报废。
为了克服车削螺旋槽刀具不够锋利的缺点，我们进行了反复的试验，最终采用高速钢自制刀具，参见图3.1、图3.2。在自制刀具前角的选择上，加大前角使车刀锋利，减少切削变形，减轻切削材料与前刀面的摩擦，从而降低切削力和减少切削热；但前角过大会削弱切削刃强度和减少散热面积；实践证明，前角为10°～15°时效果较好。为减少切削刃在加工时抗力过大会引起零件卷边现象，我们将槽刀增加副偏角，角度修磨至10°～12°，这样在车削时，刀具在与零件接触时为点先接触，减少了切槽时产生的抗力，切削热较小。其余角度：后角5°～10°，副后角2°～3°，副偏角12°。切削刃的长度选取比零件槽深大1～2mm即可，这样刀具既锋利，又有较高的强度。加工参数为车螺旋吃刀深度ap0.2mm、主轴转速500r/min、螺距1.33mm。
2.3)镗孔的选定
零件内径加工先车后镗，车削时留余量单边1mm左右,待螺旋槽加工完成后精镗孔到尺寸。我们采用ф7mm整体式合金镗刀，用一把镗刀分别进行粗、精镗加工，避免重复换刀，缩短加工时间，提高生产效率。粗镗留余量1.6mm，加工参数为主轴转速200～800r/min、吃刀深度ap0.1～0.4mm、进给量f0.1～0.3mm/r。镗孔时最佳参数为：吃刀深度ap0.2mm、主轴转速240r/min、进给量f0.1～0.2mm/r。
Claims (6)
1.一种聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
1)备料，选定装夹方式；
2)装夹到位后，对零件进行车外圆；车外圆刀采用MVLNR2020K-16外圆仿型刀杆、35°VNGP160402刀片，加工参数为主轴转速1000～2000r/min、吃刀深度ap0.1～0.5mm、进给量f0.1～0.3mm/r；
3)对零件进行车螺旋槽；螺旋槽刀的前角为10°～15°；对螺旋槽刀增加副偏角，角度10°～12°；加工参数车螺旋吃刀深度ap0.2mm、主轴转速500r/min、螺距1.33mm；
4)加工零件内径，采用先车后镗的方式；
4.1)车削时单边留余量，待螺旋槽加工完成后进行步骤4.4)；
4.2)选定ф7mm整体式合金镗刀分别进行粗镗、精镗加工；
4.3)粗镗留余量1.6mm，加工参数为主轴转速200～800r/min、吃刀深度ap0.1～0.4mm、进给量f0.1～0.3mm/r；
4.4)螺旋槽加工完成后精镗内孔达尺寸要求。
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，其特征在于：所述步骤1)装夹方式是采用精密数控车床HTC2050n的液压夹紧系统，夹紧力为0.1MPa。
3.根据权利要求2所述的聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，其特征在于：所述步骤2)加工参数为主轴转速1500r/min、吃刀深度ap0.3mm、进给量f0.3mm/r。
4.根据权利要求3所述的聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，其特征在于：所述步骤3)螺旋槽刀其余角度：后角5°～10°，副后角2°～3°，副偏角12°；切削刃的长度比零件槽深大1～2mm。
5.根据权利要求4所述的聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，其特征在于：所述步骤4)镗孔最佳参数为：吃刀深度ap0.2mm、主轴转速240r/min、进给量f0.1～0.2mm/r。
6.根据权利要求5所述的聚四氟乙烯薄壁螺旋零件的加工方法，其特征在于：所述步骤4.1)车削时单边留余量1mm。
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