可降解餐盒模具加工外觀缺陷的改善

鄺榮聰，蘇德發，李偉健

（珠海格力精密模具有限公司，廣東珠海 519070）

1 可降解餐盒（紙漿）模具加工中出現的問題

整個產品(餐盒)的制造在模具上分為4道工序進行，模具的設計為一模多腔，工序三的模具凸凹模為整體式，工件大（見圖1），凸凹模模型為斜面，加工時間長，周期長；另外3道工序的模具做了鑲拼結構（見圖2），實際加工中工件外形邊刀進退刀起臺階；擴孔鉆時纏屑嚴重，導致加工中斷鉆頭；凹模內型面接刀痕明顯，工件外觀不達標。

圖1 大工件

圖2 鑲拼結構

2 針對問題制定解決方案

（1）斜面加工時間長的問題。

凸凹模型面特征面為規則20°斜面（見圖3），按常規加工方法，用球頭刀逐層加工（見圖4），機床的加工時間會很長。

圖3 20°斜度

圖4 等高逐層加工

根據斜面的度數，制造鋁件專用錐度球頭銑刀（見圖5），刀具的錐度與工件所需要加工的特征斜面一致，在底部磨R2.5mm球頭，避免上下接刀痕。在加工時，用刀具的側刃邊刀加工，下切量可以由0.35mm加大到10.0mm（見圖6），效率大幅度提升（提升6倍），表面光潔度也有明顯改善。

圖5 20°錐度球頭刀

圖6 錐面側刃加工

（2）外形邊刀進退刀起臺階問題。

常規刀路的進退刀點設置在直邊處（見圖7），有些機床因使用年限長，導軌磨損，在進退刀點會出現明顯的接刀痕（見圖8）。

圖7 進退刀點

圖8 進退刀痕

調整進退刀點（由直邊調整到拐角R角）（見圖9），調整進退刀R角及重疊值，軌跡設置為圓弧進退刀（見圖10），便可避免此類問題的發生，圖11所示為調整后的加工實物，工件表面光順，再無進退刀痕。

圖9 進退刀點

圖10 進退刀設置

圖11 加工實物

（3）擴孔鉆時纏屑嚴重，導致加工中斷鉆頭。

在對鋁件擴孔加工中，鋁屑纏鉆頭嚴重（見圖12），嚴重影響零件的表面質量及鉆頭加工壽命。通過將冷卻方式由液體改為經主軸（見圖13），在鋁屑產生的初期就利用經主軸中心的高壓水將其沖掉（見圖14），若還有纏屑現象，可在鉆完10個孔的程序完成后，在末端輸出主軸反轉程序：抬高零件表面100→M4 S3000，甩掉剩余纏屑，調整后，再無纏屑現象。

圖12 纏屑

圖13 調整冷卻方式

圖14 沖鋁屑

（4）凹模內型面接刀痕明顯問題。

凹模型腔內，四邊斜面用定制錐度刀加工后，再用球頭刀加工頂面、底面及拐角R（見圖15），刀路2與刀路3無縫銜接時刀路重疊了少部分（見圖16），在進行特征銜接加工時，雖然3條刀路都是零對零加工，但是側面R角與底部R角有明顯接刀痕（見圖17）。

圖15 加工底面及拐角R

圖16 刀路少量重疊

圖17 有接刀痕

調整工件內側R角刀路的加工深度，直接加工到內腔底面（刀路2），再加工底部R角（刀路3）。在加工底部R角時，側面進行負余量（-0.01mm）加工（見圖18）。調整后實際加工的實物，工件表面光順，無接刀痕（見圖19）。

圖18 負余量加工

圖19 無接刀痕

3 結束語

可降解餐盒（紙漿）模具所使用的材料主要為6061-T6鋁合金，此料材質較軟，加工中若不能有效排屑、散熱，便很容易粘刀，工件容易變形，質量也得不到保證。因此，合理的刀具選用、切削參數、冷卻方式、裝夾方式及加工工藝，是確保工件高效、高質加工的關鍵。在實際加工中，穩定的機床也是不可缺少的加工要素，因機床自身狀態不穩定，實際加工出來的工件質量也會受到很大影響，在實際應用中，也要根據機床的實際狀態來進行調整加工工藝，以確保加工出合格的工件。本文針對鋁模在實際加工遇到的問題進行總結分析，并結合實際解決問題，為此類工件的加工提供可行有效的解決方案。