環(huán)氧樹脂材質(zhì)底板數(shù)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

測量頭，觀察百分表數(shù)值（如果百分表所顯示的數(shù)值與所記數(shù)值在±0.01mm時，則小滑板角度已找正）。如有誤差，微調(diào)小滑板角度，重復(fù)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(yīng)嚴格對準工件中心。

（2）百分表測量桿基本垂直于小滑板導(dǎo)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(chǎn)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(zhuǎn)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(chǎn)生誤差。

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

4. 結(jié)語

新方法與傳統(tǒng)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(diào)整到位，節(jié)省了時間。在加工對配圓錐面時，也可變動小滑板轉(zhuǎn)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(diào)小滑板角度時，應(yīng)注意以下幾點：

環(huán)氧樹脂材質(zhì)底板數(shù)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(huán)氧樹脂板強度大、硬度高，加工中吸收水分而導(dǎo)致纖維拔出，容易內(nèi)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(tài)，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(jié)加工中出現(xiàn)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(huán)氧板又稱環(huán)氧玻璃纖維板、環(huán)氧酚醛層壓玻璃布板。環(huán)氧玻璃纖維板是由質(zhì)軟而粘性大的環(huán)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(jié)構(gòu)，其構(gòu)件大多是直接在成型模上用預(yù)浸樹脂碳纖維布按不同角度層疊鋪設(shè)或用纏繞機編織碳纖維并用樹脂粘接而成，碳纖維/環(huán)氧樹脂具有硬度高、導(dǎo)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(dǎo)致纖維拔出、內(nèi)部脫粘、分層等缺陷。環(huán)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(huán)氧樹脂還有一定的機械強度。在環(huán)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(huán)氧樹脂材料的力學(xué)特點是耐壓、不抗拉。環(huán)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(tài)，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(huán)氧樹脂板是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)良絕緣材料。環(huán)氧樹脂板作為電子器件之間的絕緣材料，在機電產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備逐漸向小型化、集成化發(fā)展，具體體

現(xiàn)在體積小、質(zhì)量輕、便于攜帶等特點。作為電子產(chǎn)品中起到絕緣作用的器件，也必然向輕、薄方向發(fā)展，但是，輕、薄環(huán)氧樹脂材質(zhì)的工件卻給生產(chǎn)加工帶來巨大的挑戰(zhàn)。

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(fā)生位移與其他器件發(fā)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(huán)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(jié)構(gòu)并不復(fù)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(huán)氧樹脂材料具有耐壓、不抗拉的力學(xué)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(huán)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(huán)氧樹脂板材質(zhì)工件蘊藏了極大的加工風(fēng)險。

圖1　底板工件三維模型

2. 原數(shù)控加工工藝設(shè)計

（1）加工設(shè)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(cè)臺階，銑削46m m尺寸，銑削兩側(cè)54m m尺寸，銑削內(nèi)側(cè)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(yù)留0.3mm精加工余量，用φ6mm硬質(zhì)合金刀分兩層精銑4×R3mm和4×R5mm圓角到15mm尺寸。

3. 生產(chǎn)中出現(xiàn)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(cè)切削刃出現(xiàn)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(huán)氧樹脂中拉出，毛蟲、拉毛現(xiàn)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(shè)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(diào)試，嚴重影響激光的輸出。

4. 問題成因分析與應(yīng)對措施

（1）刀具選擇不當(dāng)。高速鋼銑刀不適合強度大、硬度高、導(dǎo)熱性差的環(huán)氧樹脂板切削，因此采取粗加工改用硬質(zhì)合金玉米銑刀的措施。半精加工選用YT6硬質(zhì)合金刀具，精加工選用YT30硬質(zhì)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(wǎng)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(shù)不合理。由于環(huán)氧樹脂材料耐壓、不抗拉的力學(xué)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。可采取以下改正措施：50mm×9mm×15mm的U形缺口粗加工時暫不加工，1.5mm寬絕緣筋兩內(nèi)側(cè)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(shè)計寬度，避免材料分層脫離造成工件報廢。

5. 改進后數(shù)控工藝設(shè)計

（1）加工設(shè)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(cè)壁各留3mm半精加工余量，銑削90mm尺寸兩側(cè)臺階成96mm，銑削46mm尺寸通槽成40m m，銑削兩側(cè)54mm尺寸成48mm，將內(nèi)側(cè)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(jié)果如圖3所示。

（3）半精加工：用φ12mm硬質(zhì)合金立銑刀半精加工凸起隔離絕緣筋內(nèi)側(cè)，分三次半精銑內(nèi)側(cè)壁，每次切寬1mm、切深14.7mm，銑削90mm尺寸、46mm尺寸、兩側(cè)54mm尺寸、側(cè)面尺寸及銑削3個φ26mm圓孔均到設(shè)計尺寸。用φ8mm硬質(zhì)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(jié)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(zhì)合金刀分兩次精銑4×R3mm圓角到14.7mm，精銑工件底面預(yù)留0.3mm精加工余量，凸起隔離絕緣筋深度銑到設(shè)計尺寸15mm。分三次精銑50mm×9mm×15mm缺口內(nèi)側(cè)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(shè)備采用三坐標(biāo)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(shù)如附表所示。

刀具實際加工參數(shù)表

加工工藝改進之后，使用CimatronE11編程軟件編制的數(shù)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(xiàn)的分層脫離及平面度與圖樣不符的缺點，成品完全符合設(shè)計圖樣要求。加工出的成品如圖6所示。

6. 結(jié)語

環(huán)氧樹脂板強度大、硬度高，在加工過程中吸收水分而導(dǎo)致纖維拔出，容易內(nèi)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(jīng)驗。

（1）刀具的選擇十分關(guān)鍵。粗加工優(yōu)先選用玉米粗開刀，半精加工選用YT5硬質(zhì)合金刀具，精加工選用YT30硬質(zhì)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(qū)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(cè)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(yù)留加工量一定要合適。預(yù)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(yù)留加工量太多，會對后續(xù)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(huán)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(jié)加工中出現(xiàn)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(xué)工業(yè)出版社，2005.