CN107553068A

CN107553068A - 一种用于lsr模具加工的倒扣电极的加工方法

Info

Publication number: CN107553068A
Application number: CN201710710503.1A
Authority: CN
Inventors: 陈兵; 朱明进; 侯洪雨
Original assignee: Suzhou Promise Automation Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Promise Automation Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2018-01-09

Abstract

一种用于LSR模具加工的倒扣电极的加工方法，包括电极原料预加工、电极原料成型加工。其中电极原料成型加工中，加工刀具是根据倒扣电极的形状尺寸专制的“T”型刀具，编程软件采用UG NX8.0，采用流线驱动模式。利用上述方法进行加工，可以只进行一次装夹操作，不存在装夹误差，无接痕断差，加工效率提高至200％以上，良品率稳定在98％以上。

Description

一种用于LSR模具加工的倒扣电极的加工方法

技术领域

本发明中涉及模具加工工艺技术领域，具体为一种用于LSR模具加工的倒扣电极的加工方法。

背景技术

手机是现代生活中每个人离不开的工具，它在改变我们的日常生活,防止手机进水一直是用户的痛点，防水功能明显增加手机的耐用性和寿命，同时让用户扩大使用场景，实现水下拍摄提升可玩性。另外，支持随意清洗将大大改善手机洁净度，保护用户健康。新一代防水技术的成熟使得手机在增加防水功能的同时又不必像三防机那么臃肿，以索尼系列手机和三星旗舰S7/NOTE7为代表的旗舰型手机已经成熟应用最高等级的IP68防水功能，而苹果iPhone 7亦支持IP67防水，手表支持IP68 50m防水，苹果历来是该领域的技术风向标，引领国产品牌的跟进，且防水亦望从手机、手表全面延伸至可穿戴等3C产品，亦能在汽车、医疗等领域大有作为。

硅橡胶密封是防水密封的第一层级，相比其他类型橡胶，硅橡胶突出体现在弹性优良、压缩率高、耐热耐寒耐化学溶剂、耐氧化、电绝缘、散热等。硅橡胶是以从石英中获得的硅元素为基础，并由硅原子粘附诸如甲基、乙烯基等侧链而形成的饱和非极性橡胶。不同的侧链会导致硅橡胶具有不同的特性。甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)是应用较多的一种硅橡胶材料。硅橡胶原料一般为凝胶状，无色半透明，无味。主要特点是既耐高温(最高300℃)又耐低温(最低-100℃)，是目前最好耐寒、耐高温橡胶；同时电绝缘性优良，对热氧化和臭氧的稳定性很高，化学惰性大。目前结构件选择使用的橡胶材料一般考虑硅橡胶或者三元乙丙橡胶，选择必须综合考虑橡胶的性能，其中邵氏硬度、粘接要求、抗拉强度、伸长率、工作温度、耐寒度、耐老化等是主要考虑的指标，硅橡胶尽管价格高于三元乙丙橡胶，但各方面性能均优于三元乙丙橡胶，因此成为电子产品防水首选材料。

LSR液体硅胶注射成型技术是该领域的前沿技术，LSR硅橡胶密封产品外观细小、有倒扣、产品光洁度要求Ra<0.1，且不允许有断差接痕，这对生产LSR硅橡胶密封产品用的注射模具型腔提出很高的要求。随着科技的发展，EDM加工被广泛应用于高品质的模具型腔加工领域。

电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。原理及过程如下：工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状、工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。在制造业，EDM利用自身的优势进行穿孔、切割，型腔加工及其他加工，解决了用传统切削方法很难完成的零件加工问题，如各种难切削材料，模具中的各种复杂表面，表面精度、粗糙度要求较高及一些特殊要求的零件加工领域，在很长一段时间内，仍然是某些零件的主要甚至是唯一的加工方法。美国的生产的模具，90％都要用到EDM加工,由于EDM加工时，需按照零件加工出相应形状、尺寸的电极，所以要想加工出高品质的用于LSR硅橡胶密封产品用的模具型腔，首先应该加工出较高尺寸精度的EDM电极。传统电极加工方法需进行三次装夹翻面加工，多次装夹及对刀均存在装夹误差、表面的断差接痕，导致加工效率及良品率低下。

针对以上问题，本发明涉及一种用于LSR模具加工的倒扣电极的加工方法，该加工方法利用“T型刀具”只需一次装夹即可完成电极的整体加工，避免多次装夹造成的装夹误差及表面断差接痕，装夹简单，且加工效率及电极良品率明显提高。

发明内容

一种用于LSR模具加工的倒扣电极的加工方法，主要步骤包括：

电极原料预加工：在三轴机床上加工出电极产品的简易外形。如图1所示，先将长方体电极铜料加工为阶梯状的矩形毛坯，其中较小矩形体部位用来加工电极成品减少后续的加工余量，可尽量缩短加工周期，降低成本，较大的矩形体作为装夹位置固定在装夹治具上。

电极原料成型加工：利用CNC数控机床将电极预加工料加工到规定尺寸。其中，刀具是根据电极的外形尺寸、形状定制的高速CNC专用精密刀具；软件选用UG NX8.0；加工驱动方法采用流线驱动，驱动模块设置中：刀具为对中位置，采用螺旋或螺旋式切削模式，步距恒定不变，最大距离设为0.005mm；加工过程中的主轴转速设为30000～45000RPm,切削进给率为650～900mmpm,进刀、退刀速率分别为切削进给率的25～35％、100％，且加工过程中，刀具设为快速逼近、快速转移。上述切割参数的选择经过刀路仿真模拟，无干涉、过切等情况。

优选的，所述倒扣电极加工方法的电极原料成型步骤中，电极加工采取由上向下的加工方式。由图1可知，电极的总体为上窄下宽结构，先上后下的加工方式走刀方便且刀具不会碰到已加工部位；同时，当电极偏上的部位加工出错时，可以将出错部位铣掉后，再以新平面为起点向装夹部位方向重新继续加工，以免电极材料直接报废。

一种用于加工上述倒扣电极的刀具：该刀具为HSS材质的“T”型刀具。高速钢刀具在强度、韧性及工艺性等方面具有优良的综合性能，在复杂刀具，尤其是制造孔加工刀具、铣刀、螺纹刀具、拉刀、切齿刀具等一些刃形复杂刀具中，且高速钢刀具易于磨出锋利的切削刃；刀具的形状主要根据电极的外部形状而设计。

优选的，所述加工倒扣电极的刀具中，如图2,该刀具的“T”型刀刃直径D＝3.5～4.5mm、刀柄直径D₀＝3.5～4.5mm,刀具的颈部直径ND＝2.5～3.5mm，边缘倒角R＝0.1mm、刀刃长度FL＝0.15～0.25mm；T型刀具的的有效长度L＝3.5～4.5mm,总长度L₀＝40～60mm。

利用专制的高速CNC专用精密“T”型刀具，及UG NX8.0软件中流线驱动的配合，只需利用三轴机床上的装夹治具进行一次装夹，即可完成电极三面的加工制作，无多次装夹操作造成的装夹误差，也无需利用成本昂贵且设置复杂的五轴加工中心，成型加工阶段无需换刀，电极表面无断差接痕，光滑度达到设计要求，无需后续繁杂的表面处理程序。

附图说明：

下面结合附图对具体实施方式作进一步的说明，其中：

图1是本发明涉及的电极原料经过预加工及成型加工成电极的示意图。

图2是本发明涉及的电极加工专用“T”型刀具示意图。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施案例1：

电极原料预加工：在三轴机床上加工出电极产品的简易外形。如图1所示，先将长方体电极铜料加工为阶梯状的矩形毛坯，其中较小矩形体部位用来加工电极成品以减少后续加工余量，电极原料成型加工：利用CNC数控机床将电极预加工料加工到规定尺寸。其中，刀具是根据电极的外形尺寸、形状定制的高速CNC专用精密刀具；软件选用UG NX8.0；加工驱动方法采用流线驱动，驱动模块设置中：刀具为对中位置，采用螺旋或螺旋式切削模式，步距恒定不变，最大距离设为0.005mm；加工过程中的主轴转速设为30000RPm,切削进给率为650mmpm,进刀、退刀速率分别为切削进给率的25％、100％，且加工过程中，刀具设为快速逼近、快速转移。上述切割参数的选择经过刀路仿真模拟，无干涉、过切等情况。其中，特制刀具为HSS材质的“T”型刀具，该刀具的“T”型刀刃直径D＝3.5mm、边缘倒角R＝0.1mm、刀刃长度FL＝0.15mm,颈部直径ND＝2.5mm，刀柄直径D₀＝3.6mm；T型刀具的有效长度L＝4mm，总长度为L₀＝40mm。采用上述加工方法，只需一次装夹操作，避免多次装夹造成的装夹误差，且电极表面无断差接痕，表面光滑度达标，无需后续的表面处理程序，加工效率提高200％，电极良品率稳定在98％以上。

具体实施案例2：

电极原料预加工：在三轴机床上加工出电极产品的简易外形。电极原料成型加工：利用CNC数控机床将电极预加工料加工到规定尺寸。其中，刀具是根据电极的外形尺寸、形状定制的高速CNC专用精密刀具；软件选用UG NX8.0；加工驱动方法采用流线驱动，驱动模块设置中：刀具为对中位置，采用螺旋或螺旋式切削模式，步距恒定不变，最大距离设为0.005mm；加工过程中的主轴转速设为40000RPm,切削进给率为800mmpm,进刀、退刀速率分别为切削进给率的30％、100％，且加工过程中，刀具设为快速逼近、快速转移。上述切割参数的选择经过刀路仿真模拟，无干涉、过切等情况。其中，特制刀具为HSS材质的“T”型刀具，该刀具的“T”型刀刃直径D＝4mm、边缘倒角R＝0.1mm、刀刃长度FL＝0.25mm,颈部直径ND＝3mm,刀柄直径D₀＝4mm；T型刀具的有效长度L＝4.5mm，总长度L₀＝50mm。采用上述加工方法，只需一次装夹操作，避免多次装夹造成的装夹误差，且电极表面无断差接痕，表面光滑度达标，无需后续的表面处理程序，加工效率提高220％，电极良品率稳定在98％以上。

具体实施案例3：

电极原料预加工：在三轴机床上加工出电极产品的简易外形。电极原料成型加工：利用CNC数控机床将电极预加工料加工到规定尺寸。其中，刀具是根据电极的外形尺寸、形状定制的高速CNC专用精密刀具；软件选用UG NX8.0；加工驱动方法采用流线驱动，驱动模块设置中：刀具为对中位置，采用螺旋或螺旋式切削模式，步距恒定不变，最大距离设为0.005mm；加工过程中的主轴转速设为45000RPm,切削进给率为900mmpm,进刀、退刀速率分别为切削进给率的35％、100％，且加工过程中，刀具设为快速逼近、快速转移。上述切割参数的选择经过刀路仿真模拟，无干涉、过切等情况。其中，专用刀具为HSS材质的“T”型刀具，该刀具的“T”型刀刃直径D＝4.5mm、边缘倒角R＝0.1mm、刀刃长度FL＝0.2mm,颈部直径ND＝3.5mm,刀柄直径D₀＝4.5mm；T型刀具的有效长度L＝4mm，总长度L₀＝60mm。采用上述加工方法，只需一次装夹操作，避免多次装夹造成的装夹误差，且电极表面无断差接痕，表面光滑度达标，无需后续的表面处理程序，加工效率提高210％，电极良品率稳定在99％以上。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种用于LSR模具加工的倒扣电极的加工方法，主要步骤包括：

电极原料预加工：在三轴机床上加工出电极产品的简易外形。

电极原料成型加工：利用CNC数控机床将电极预加工料加工到规定尺寸。其中，刀具是根据电极的外形尺寸、形状定制的高速CNC专用精密刀具；编程软件选用UG NX8.0；加工驱动方法采用流线驱动，驱动模块设置中：刀具为对中位置，采用螺旋或螺旋式切削模式，步距恒定不变，最大距离设为0.005mm；加工过程中的主轴转速设为30000～45000RPm,切削进给率为650～900mmpm,进刀、退刀速率分别为切削进给率的25～35％、100％，且加工过程中，刀具设为快速逼近、快速转移。

2.如权利要求1所述倒扣电极加工方法，其特征在于：电极原料成型加工采取由上到下的加工方式。

3.如权利要求1中加工倒扣电极所用的刀具，该刀具为HSS材质的“T”型刀具。

4.如权利要求3所述刀具，其特征在于：刀具的刀刃直径D＝3.5～4.5mm、刀刃边缘倒角R＝0.1mm、刀刃长度FL＝0.15～0.25mm,刀柄直径D₀＝3.5～4.5mm、颈部直径ND＝2.5～3.5mm；T型刀具的的有效长度L＝3.5～4.5mm，总长度L₀＝40～60mm，其中D、D₀数值均大于ND。