加工手表夹板工艺的改进

摘 要：在高档机芯制造和小批量生产中，夹板类零件的加工难度最大，在传统工艺基础上，大量使用数控设备进行加工。为了使这些零件履行正常的工作机能，夹板必须具有足够的强度和定位精度。

关键词：CNC（数控车床）；夹板；工序

1、改造分析：

将CNC拓展到夹板类加工工艺。CNC加工手表夹板类零件的设备改造，包括增加附加装置，三把动力刀，一把高频铣刀以及高频铣刀显示器。利用机床原刀位增加附加装置，将原立面刀改为三把端面动力刀，扩大加工范围；利用机床原刀位增加一把高频铣刀，完成零件外形精修；外接高频铣刀显示器可以控制高频铣刀的转速和稳定性。该设备提高生产效率，减少生产成本，提高零件精度和外观水平。

1）一种CNC加工手表夹板设备改造，车刀刀位包括切断刀、正车刀、镗刀、反车刀、沉割刀、定位刀；钻位包括中心钻、锪刀、麻花钻、高频铣刀；动力刀包括扁钻、成型刀、粗铣刀；粗铣刀是为了粗落外形，包括外形缺口，高频铣刀是为精修外形并倒棱；

2）三把动力刀是利用机床原刀位，安装新的L型附加装置，将原机床一把车刀变为三把动力刀，由车加工变成铣加工，加工方向由立面变成端面， 从而扩大加工范围为非中心孔不同尺寸的孔或槽。

3）在钻位上安装一把高频铣刀，从而此钻位由车加工变成铣加工，高频铣刀转速快且本机床无此种功能，需外接一个高频铣刀显示器，来控制高频铣刀转速，提高高频铣刀稳定性。

2、试验内容：

本方法是通过改进现有CNC，增加附加装置和高频立铣来完成夹板类零件的生产，确保夹板中各孔加工精度和各点外形公差，以及夹板表面光洁度等数据。

在现有CNC的基础上增加附加装置、刀具、卡具等工装，调整主轴转速，切削量和进给量，原有CNC只能完成钉子、轮轴类的X-Z轴加工，现在通过新设计的附加装置，使C轴上可以增加三把端面动力铣和一把高频铣刀，在加工过程中一次加工成型零件，完成夹板类各孔、各窝、各槽型、落外形和铣倒角等工序。原有CNC配有6把车刀和4个钻位，加工尺寸范围为2-20mm，主轴转速为2000-8000rpm，只能加工钉子、轮轴类零件。本方法采用改进原有CNC，设计一组新的附加装置增加C轴端面动力刀、高频铣和等NC功能，省掉夹板类零件需多个机床的传统加工流程，仅使用CNC在加工过程中一次加工成型零件，完成自动夹板钻各孔、各窝、各槽型、铣外形、外形倒棱等工序。参见所示，具体工序如下：

1）增加附加装置。要想使刀位由立面变成端面，实现90°旋转必须增加附加装置，此附加装置为L型，立面与原刀位啮合装置，端面加长并设计三个刀位，此时可放入三把动力刀。去掉原机床一把车刀，利用机床原刀位配置一个新的附加装置，将原X-Z轴刀位改为C轴三把端面动力刀，此时刀位已经由一把变成了三把，并且由立面变成端面，旋转了90°；

2）增加高频铣刀和显示器。去掉原机床一把动力刀，利用机床原刀位配置一把新的高频铣刀，这种铣刀刀头和扁钻可同时旋转，主轴转速可达80000 rpm，是原机床的10倍，精修外形光洁度可达0.1，零件外观甚至高于钻石刀铣完的效果，由于机床无此种功能，无法确定高频铣刀的转速和稳定性，需外接一个高频铣显示器；

3）装入卡头、棒料。自动夹板材料为HPb59-2T，外圆为φ15.6mm，所以选择φ16mm铜棒料；

4）准备刀具和扁钻。车刀六把，分别包括切断刀、正车刀、镗刀、反车刀、沉割刀、定位刀；动力刀三把，包括扁钻、成型刀、Φ1.5mm立铣；四个钻位分别为中心钻、锪刀、麻花钻、高频铣刀

5）装刀具，挨个对刀位；装钻头，挨个对钻头；对中心

6）编程

7）开始加工。

①车外圆；零件总厚为H0.75mm，外形直接车到位对于刀具的磨损较严重，而且外形光洁度差，所以外型分两次车，每次0.4mm，这样既能提高刀具使用时间，并且可以提高外形光洁度，此道工序中只需注意正车刀的使用，调整主轴转速为5000-8000rpm，保证各轴向重复定位精度0.002mm，控制零件尺寸精度和外观水平；

②外圆倒棱；这步工序是由一把普通90°扁钻完成的，由于数控车的转速均匀所以加工出的效果可以达到雕刻机钻石刀的水平，外形无任何毛刺，外观水平保持一致并达到精饰水准；

③钻中心孔；中心孔孔径Φ5mm，数控车加工中心车中心孔是完全没有问题的，既能保证同心度又能控制孔径，完全能达到图纸技术要求，此不工序注意中心孔单面周围有轻微毛刺，可手工倒角去除；

④钻孔径公差均为0.006mm，需要先使用塞规测量孔径，保证孔径达到图纸要求，再通过使用P324坐标仪检验坐标再微调位置达到图纸要求；再通过这种办法调节依次加工其他孔，同时使用成型刀可以把窝也加工出来。

⑤精铣外形轮廓；此时就需要用到高频铣刀了，这个刀的转速可达80000rpm，刀具和卡具可同时转动来达到高频的效果，精修外形可以提高零件表面光洁度；此时需通过接通高频显示器查看铣刀转速，铣刀工作路径还是需要数控车编程完成

⑥切断；使用切断刀切断零件。通过调整切断面，控制刀具角度、转速和进给量，有效消除断续切削带来的毛刺和零件变形，并且切断的同时背轴会有一个程序来把切断的零件接住，此时加工完成。

8）检验。检验各孔孔径和位置度、外形轮廓度、零件总厚、外观；

三、总结：

现有加工流程需经过：冲床-手工-箱式炉-雕刻机等多道工序，而CNC改造后只需要数控车加工即可，CNC进行设备改造后加工工序明显减少，实现了车铣联合加工一体化。CNC若首件调试合格后，加工多件產品都可一次成型，非常适合批量生产，大大降低了生产成本。

参考文献：

[1]陈昌山编著，手表结构原理，上海：上海人民出版社，1974

[2]孟少农等编著，机械加工工艺手册，北京：机械工业出版社，1998

[3]王运有，微孔小孔及深孔加工技术，电测与仪表，2000

[4]樊铁镇，国内外孔加工道具现状，研究开发，1990

[5].艾冬梅等，小孔加工技术发展现状，机械工程师，2008

作者简介：

闫春玲，1984年3月，女，天津海鸥表业集团有限公司，300308，汉，天津，本科，工程师，精密机械。