環氧樹脂材質底板數控工藝改進

■中國電子科技集團公司第二十七研究所?。ê幽相嵵荨?50047）　李德宏　楊崗偉　劉龍飛

測量頭，觀察百分表數值（如果百分表所顯示的數值與所記數值在±0.01mm時，則小滑板角度已找正）。如有誤差，微調小滑板角度，重復以上步驟。

在精車最后一刀時，刀具刃口要鋒利，背吃刀量ap=0.1mm左右。

AC、BC也可以用量塊控制。

3. 注意事項

（1）刀尖應嚴格對準工件中心。

（2）百分表測量桿基本垂直于小滑板導軌。

（3）在移動中滑板單邊距離時，只能是要么一直進到單邊距離，要么一直退至單邊距離，絕對不能使用以清除空行程的方法來控制中滑板的單邊距離，這樣會使斜角產生誤差，大滑板也不使用以消除空行程的方法來控制AC。

（4）如果中滑板單邊距離BC尺寸較大（且中滑板絲杠有磨損），使中滑板刻度盤轉動2圈以上，由于中滑板絲杠螺距有累積誤差，這將會使圓錐斜角產生誤差。

（5）如果床身導軌有磨損，在加工時對配圓錐面工件時，應將大滑板移至床身導軌面同一位置變動小滑板角度。

4. 結語

新方法與傳統校正小滑板角度的方法相比簡單方便，小滑板的角度是否正確一目了然，可一次調整到位，節省了時間。在加工對配圓錐面時，也可變動小滑板轉動角度，對配錐度的密合度能達到90%以上。精確度明顯提高。

收稿日期：（20141023） （20140820）

在調小滑板角度時，應注意以下幾點：

環氧樹脂材質底板數控工藝改進

■中國電子科技集團公司第二十七研究所（河南鄭州450047）李德宏楊崗偉劉龍飛

摘要：環氧樹脂板強度大、硬度高，加工中吸收水分而導致纖維拔出，容易內部脫粘，形成分層與母體分離；玻璃纖維不能被完全切除，殘留在工作表面，形成拉毛狀態，對工件的平面度有嚴重的影響，是典型的難加工材料之一。本文通過分析和總結加工中出現的問題，不斷探索與完善加工工藝，圓滿解決了樹脂板分層脫離和玻璃纖維拉毛的問題。

環氧板又稱環氧玻璃纖維板、環氧酚醛層壓玻璃布板。環氧玻璃纖維板是由質軟而粘性大的環氧樹脂和強度高、硬度大的碳纖維混合而成的二相或多相結構，其構件大多是直接在成型模上用預浸樹脂碳纖維布按不同角度層疊鋪設或用纏繞機編織碳纖維并用樹脂粘接而成，碳纖維/環氧樹脂具有硬度高、導熱性差及各向異性特點，且具有吸濕性，在加工過程中吸收水分而導致纖維拔出、內部脫粘、分層等缺陷。環氧樹脂具有耐酸、耐堿、不怕各種油類浸泡和冷熱水沖刷的特點，完全固化后，環氧樹脂還有一定的機械強度。在環境溫度-40～100℃的條件下，其抗壓強度可達135MPa以上，抗拉強度達16MPa左右。所以，環氧樹脂材料的力學特點是耐壓、不抗拉。環氧樹脂材料加工過程中凸起的小型凸臺和凸起的薄壁，非常容易分層而與母體脫離，造成工件報廢；刀具磨損后，玻璃纖維不能被完全切除，殘留在工作表面，形成拉毛狀態，對工件的平面度有嚴重的影響，是典型的難加工材料之一。

環氧樹脂板是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優良絕緣材料。環氧樹脂板作為電子器件之間的絕緣材料，在機電產品中有著廣泛的應用。隨著科學技術的發展，電子設備逐漸向小型化、集成化發展，具體體

現在體積小、質量輕、便于攜帶等特點。作為電子產品中起到絕緣作用的器件，也必然向輕、薄方向發展，但是，輕、薄環氧樹脂材質的工件卻給生產加工帶來巨大的挑戰。

1. 底板加工工藝分析

底板是某型激光測距機整機的重要組成部分，測距機的聚光腔就放置在底板之上。聚光腔是一個超高壓器件，為防止聚光腔發生位移與其他器件發生接觸，聚光腔的高壓擊穿其他電子元器件，底板是起到隔離、絕緣作用的重要器件，必須選用耐高壓、高絕緣的環氧樹脂板作為工件材料。

圖1所示為底板工件的三維模型圖。該工件模型結構并不復雜，加工的難度在于底板上凸起的絕緣筋長90mm，寬最窄處只有1.5mm，高度卻達到15mm高。由于環氧樹脂材料具有耐壓、不抗拉的力學特點，所以加工中絕緣筋很容易被刀具擠掉而脫離母體，造成工件報廢。底板的底面是放置聚光腔的基準面，平面度要求嚴格控制在0～0.05mm。刀具嚴重磨損后，纖維從環氧樹脂中拉出，嚴重影響了底板底面的平面度。底面不平將嚴重影響聚光腔光軸高度和方向，不利于激光光束的輸出。所以，該環氧樹脂板材質工件蘊藏了極大的加工風險。

圖1　底板工件三維模型

2. 原數控加工工藝設計

（1）加工設備：北京機電院VT75立式加工中心。

（2）用φ12m m高速鋼立銑刀粗銑工件：15m m深度尺寸分三次切削，底面留0.3mm精加工余量，銑削90m m尺寸兩側臺階，銑削46m m尺寸，銑削兩側54m m尺寸，銑削內側4個寬12m m U形槽。銑削50mm×9mm×15mm缺口，底面留0.3mm精加工余量，銑削3個φ26mm圓孔。

（3）用φ12mm高速鋼立銑刀精銑工件：底面預留0.3mm精加工余量，用φ6mm硬質合金刀分兩層精銑4×R3mm和4×R5mm圓角到15mm尺寸。

3. 生產中出現的問題

（1）φ12mm高速鋼立銑刀嚴重磨損，立銑刀刀尖消失形成R1.5mm圓角，銑刀側切削刃出現若干豁口，造成刀具無法刃磨，刀具只能報廢。

（2）底板底面凸起的90mm×1.5mm×15mm隔離絕緣筋加工時與母體分層脫落，造成工件報廢。

（3）由于刀具嚴重磨損后，玻璃纖維沒有被完全銑削干凈，纖維從環氧樹脂中拉出，毛蟲、拉毛現象造成底面不平，有明顯的凸起，嚴重影響了底板底面的平面度，致使平面度超出設計需要。底板是聚光腔放置的基準，底面不平不利于聚光腔安裝調試，嚴重影響激光的輸出。

4. 問題成因分析與應對措施

（1）刀具選擇不當。高速鋼銑刀不適合強度大、硬度高、導熱性差的環氧樹脂板切削，因此采取粗加工改用硬質合金玉米銑刀的措施。半精加工選用YT6硬質合金刀具，精加工選用YT30硬質合金刀具。玉米銑刀是一種粗加工銑刀，又稱玉米棒銑刀（見圖2）。表面是密集螺旋網狀的淺槽，切削刃由許多切削單元組成，刀齒交錯排列，分屑、散熱性能好，排屑順利，切削刃鋒利。減小每齒切削力，每齒切削厚度增加，使刀齒避開表面的硬化層，刀齒交錯有利于切削液的滲透，從而極大地降低了切削力，延長了銑刀的使用壽命。適用于大切深、大切寬的重切削，切削效率極高。

圖2　整體玉米粗開刀

（2）加工順序和切削參數不合理。由于環氧樹脂材料耐壓、不抗拉的力學特點，底板底面凸起的1.5mm寬、15mm高的隔離絕緣筋粘合力不足以抵抗刀具的切削力，造成工件分層脫離母體?？刹扇∫韵赂恼胧?0mm×9mm×15mm的U形缺口粗加工時暫不加工，1.5mm寬絕緣筋兩內側各留合適余量，加大絕緣筋的面積，增強粘合力的強度，使材料的屈服強度大于刀具的切削強度。半精加工、精加工的切削寬度均小于絕緣筋的設計寬度，避免材料分層脫離造成工件報廢。

5. 改進后數控工藝設計

（1）加工設備：北京機電院VT75立式加工中心。

（2）粗加工：用φ12mm三齒玉米立銑刀粗銑。15mm深度尺寸分兩次切削，底面留0.3mm精加工余量，兩側壁各留3mm半精加工余量，銑削90mm尺寸兩側臺階成96mm，銑削46mm尺寸通槽成40m m，銑削兩側54mm尺寸成48mm，將內側4個寬12mm U形槽銑成6mm。銑削3個φ26mm圓孔尺寸為φ25mm。50mm×9mm×15mm缺口暫不銑削。粗加工仿真加工結果如圖3所示。

（3）半精加工：用φ12mm硬質合金立銑刀半精加工凸起隔離絕緣筋內側，分三次半精銑內側壁，每次切寬1mm、切深14.7mm，銑削90mm尺寸、46mm尺寸、兩側54mm尺寸、側面尺寸及銑削3個φ26mm圓孔均到設計尺寸。用φ8mm硬質合金刀具銑削50mm×9mm×15mm缺口，該尺寸深度分三次切削銑成44mm×6mm×14.7mm。半精加工仿真加工結果如圖4所示。

圖3　粗加工仿真圖

圖4　半精加工仿真圖

圖5　精加工仿真刀路

圖6　底板加工成品圖

（4）精加工：用φ6mm硬質合金刀分兩次精銑4×R3mm圓角到14.7mm，精銑工件底面預留0.3mm精加工余量，凸起隔離絕緣筋深度銑到設計尺寸15mm。分三次精銑50mm×9mm×15mm缺口內側壁，每次切寬1 m m，切深4 . 9 m m，銑削50mm×9mm×15mm缺口深度尺寸到15mm，保證工件底面平整，平面度不超過0.05mm。平面度檢測設備采用三坐標測量儀。精加工仿真刀路如圖5所示。

四種刀具的實際加工參數如附表所示。

刀具實際加工參數表

加工工藝改進之后，使用CimatronE11編程軟件編制的數控程序，在北京機電院VT75立式加工中心上一次就順利完成該工件的加工，成功避免了以往加工中出現的分層脫離及平面度與圖樣不符的缺點，成品完全符合設計圖樣要求。加工出的成品如圖6所示。

6. 結語

環氧樹脂板強度大、硬度高，在加工過程中吸收水分而導致纖維拔出，容易內部脫粘，形成分層等缺陷，是典型的難加工材料之一。筆者通過底板工件的成功加工，摸索出3條有益的加工經驗。

（1）刀具的選擇十分關鍵。粗加工優先選用玉米粗開刀，半精加工選用YT5硬質合金刀具，精加工選用YT30硬質合金新刀具。精加工絕對不能使用舊刀具。

（2）加工刀路的走刀區域及走刀順序非常重要。接近銑削單獨小凸臺或薄隔離絕緣筋側壁時不能大切寬切削，要分多層剝離切削。

（3）粗開―半精加工―精加工之間的預留加工量一定要合適。預留加工量太少，凸起單獨小凸臺、薄隔離絕緣筋受刀具擠壓與工件母體分層脫離造成工件報廢；預留加工量太多，會對后續的半精加工和精加工刀具造成嚴重磨損，以至于平面度不符合圖樣要求。環氧樹脂板雖然是難加工材料，但是只要我們認真分析和總結加工中出現的問題，不斷探索與完善加工工藝與加工策略，一定會取得滿意的效果。

參考文獻：

[1] 張在新. 膠黏劑[M]. 4版. 北京：化學工業出版社，2005.