一种加工中心圆弧R角方槽加工方法及加工刀具与流程

本发明涉及机械加工，尤其是涉及一种加工中心圆弧r角方槽加工方法及加工刀具。

背景技术：

1、现有的圆角方槽加工主要依赖于特殊的卧式加工中心完成，这种加工设备不仅投资成本较高，而且操作也较为复杂。在具体的加工过程中，还存在诸多棘手的问题有待解决。首先，对于普通的立式加工中心而言，由于其结构特点无法很好地适应薄壁工件的圆角方槽加工，通常无法直接完成该类工件的加工任务。这一局限性大大限制了加工设备的通用性，给制造企业带来了不便。其次，即使采用专门的卧式加工中心进行加工，在处理圆角过渡区域时也会面临诸多挑战。如图9所示，由于需要采用球头刀具1.0来完成圆弧面的加工，但直线状的球头刀具无法很好地适应方槽转角的几何特征，导致在圆角底部无法彻底清除r角，从而影响了加工质量。如图2所示，为了完成整个工件的加工，通常需要在卧式加工中心上设定多个独立的坐标系，分别对各个加工面通过磨削刀具2.0进行单独处理。这不仅增加了编程难度，也降低了加工效率。同时，由于坐标系切换带来的误差也可能导致最终产品的质量无法满足要求。此外，方槽上下两端的翻边倒角也是一个难点。现有技术中通常需要依赖人工修理的方式来完成这一工序，不仅效率低下，而且很难确保倒角质量的一致性。

2、总的来说，现有的圆角方槽加工技术存在设备局限性、加工质量问题、工艺复杂性等诸多短板，急需进行技术创新来实现质量、效率和成本的全面提升。本发明方案正是针对这些问题提出的一种有效解决方案。

3、例如在中国专利文献上公开的“工件内孔r角加工刀具”，其申请号“cn2021226958084”，包括：刀杆，刀杆的一端为安装部；沿着所述安装部径向开设安装槽和锁紧孔，所述安装槽与所述锁紧孔垂直设置；刀体，用于安装在所述安装槽内，并与所述安装槽形状匹配，所述刀体端部固定有用于进行r角加工的刀片，所述刀片可拆卸地安装在刀体上。

4、上述方案通过安装槽实现刀体的定位，通过锁紧孔和紧固件实现刀体在安装部上的固定，保证刀体的安装稳定性。但该方案以及现有工艺依然存在诸多问题，包括不限于：

5、1. 现有加工方法普通立式加工中心设备无法加工圆角方槽；

6、2. 现需采用卧式加工中心设备加工，但方槽圆弧区域加工时，底部r角残留较大无法清除干净；

7、3. 现有加工方法r角无法加工，需人工手动修理导致r 角大小不一致影响外观美观；

8、4. 现需使用5轴设备加工才能满足要求，效率低下；

9、5. 现有加工方法通用性较差，对作业人员技能要求较高；

10、6. 现有加工方法成本高，纳期长，没有竞争力。

11、因此需要进一步优化加工方案。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的诸多问题，本发明提供了一种大尺寸陶瓷产品端面平面度的加工装置及方法，采用了一种可调节高度的装夹台结构，配合多点支撑、自适应的装夹组件，能够精确控制产品在加工过程中的几何状态。通过对装夹台高度的微调，操作人员可以快速校正产品端面的倾斜或变形，确保其保持理想的平面度。这种设计不仅大幅提高了加工效率，也降低了人工干预的强度。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种加工中心圆弧r角方槽加工方法，包括以下步骤：

4、s1：采用立式加工中心开始加工薄壁工件；

5、s2：机加工薄壁工件的四个方槽侧面；

6、s3：在s2中四个方槽侧面形成的转角位置分别加工转角面，每个转角面与两侧的方槽侧面形成两个侧棱；

7、s4：采用t型刀具沿各侧棱长度方向加工形成圆弧面；

8、s5：采用t型刀具沿方槽侧面的上下两端进行周向倒角；

9、s6：采用内外式r角刀具沿方槽上下两端的翻边进行周向倒角。

10、s1步骤采用立式加工中心开始加工薄壁工件。这解决了现有技术中普通立式加工中心无法加工圆角方槽的问题。大多数机加工中心都是立式结构，相比卧式加工中心更加通用。采用立式加工中心不仅能满足大部分加工需求，而且加工设备选择余地大、成本较低。

11、s2步骤是机加工薄壁工件的四个方槽侧面，这是加工方槽的基本步骤。s3步骤在s2形成的四个方槽转角位置分别加工转角面，每个转角面与两侧的方槽侧面形成两个侧棱。这一步骤为后续加工圆弧面奠定了基础。现有技术中，卧式加工中心加工方槽圆弧区域时，底部r角容易残留较大无法完全清除，而本发明采用这种分步加工方式能够精准控制过渡面的形状，为后续加工奠定良好基础。

12、s4步骤采用t型刀具沿各侧棱长度方向加工形成圆弧面。t型刀具的特殊结构能够很好地适应转角处的过渡面，从而精确地加工出所需的圆弧面形状。这解决了现有技术中卧式加工中心加工方槽圆弧区域时，底部r角残留较大无法清除干净的问题。

13、s5步骤采用t型刀具沿方槽侧面的上下两端进行周向倒角，进一步完善了方槽的几何形状。s6步骤采用内外式r角刀具沿方槽上下两端的翻边进行周向倒角。内外式r角刀具能精准加工出所需的过渡倒角，解决了现有技术中r角无法加工，需人工手动修理导致r角大小不一致影响外观美观的问题。

14、作为优选，在进行s2步骤机加工薄壁工件的四个方槽侧面，以及s3步骤在四个方槽侧面形成的转角位置分别加工转角面的过程中，四个方槽侧面和四个加工转角面都是在同一个加工坐标系下完成的。

15、通过将四个方槽侧面和四个转角面的加工集中在同一个坐标系下，大大简化了加工过程。现有技术中，通常需要在卧式加工中心上设定多达8个不同的加工坐标系，程序设定复杂，容易出现操作错误，影响加工质量。而本方案中，只需设定1个加工坐标系就能完成所有面的加工，大幅降低了加工难度。相比现有技术，这种单一坐标系加工的方法不仅提高了加工效率，也降低了对操作人员技能的要求。同时，由于无需频繁切换坐标系，也减少了加工过程中可能出现的工件定位偏差，提升了产品的一致性和稳定性。

16、作为优选，所述薄壁工件的翻边上包括有对应于s4中圆弧面的转角弧面。在加工方槽圆弧面的同时，也对翻边上的过渡弧面进行成形加工。现有技术中，加工方槽圆弧面时往往无法很好地控制翻边处的过渡弧面，需要依赖人工修理，导致外观质量难以保证。而本方案能够在加工圆弧面的同时一并完成翻边弧面的成形，大大提高了加工效率和一致性。这种设计采用专门的t型刀具能够精确控制加工轨迹，在加工方槽侧壁圆弧面的同时，沿翻边弧面的路径也能够实现精确成形。这不仅解决了现有技术中无法很好控制翻边弧面的问题，而且通过一次加工完成两个关键几何特征的成形，大幅缩短了加工时间，提高了生产效率。提高了产品外观质量和一致性，无需依赖人工修理;大幅缩短了加工时间，提高了生产效率;另外降低了对操作人员技能的要求，易于推广应用。

17、作为优选，在s6中，对方槽上下两端的翻边进行周向倒角时，对翻边的上下两端进行分别倒角。通过分别对方槽上下两端的翻边进行倒角加工，能够更好地满足零件外观和性能要求。现有技术中，通常会对整个翻边进行一次性的倒角加工，很难精确控制上下两端的过渡效果。而本发明的这一设计，可以针对性地对上下两端的翻边进行分别加工，更好地控制过渡弧面的形状和尺寸。采用专门的内外式r角刀具能够精确控制加工轨迹，在加工方槽翻边倒角时，可以分别对上下两端进行针对性加工。这不仅解决了现有技术中无法精确控制翻边过渡弧面的问题，而且通过分段加工的方式，能够更好地满足零件的外观和性能要求。本方案提高了产品外观质量和一致性，且能够更好地满足零件的性能要求，如强度和耐用性。

18、本方案还公开了上述加工方法中采用的t型刀具，t型刀具包括有第一柱式刀柄，所述第一柱式刀柄上设置有倒角刀盘，所述倒角刀盘为圆柱结构，所述倒角刀盘的上、下两底面圆周均设置有倒角外弧面。第一柱式刀柄，作为刀具的主要承力部分，这种t型刀具借助圆柱状的倒角刀盘，能够精确地沿方槽侧壁的上下两端进行倒角加工。倒角刀盘上设置的外弧面，能够很好地适应方槽转角处的过渡弧面，从而实现精确成形。相比现有的球头刀具，t型刀具在加工效率和加工精度方面都有显著提升。

19、设置这种t型刀具的技术设置理由在于，针对现有技术中方槽加工过程中r角无法彻底清除的问题，通过专用刀具的设计，能够更好地控制加工轨迹，在保证加工质量的同时大幅提高加工效率。同时，t型刀具的通用性也更强，能够适用于各种立式加工中心设备，降低了使用成本。

20、t型刀具解决了现有技术中r角无法彻底清除的问题，提高了产品质量，且加工效率显著提高，生产效率得到提升;t型刀具通用性强，适用于各类立式加工中心，降低了设备投入成本。相比现有的球头刀具，本发明t型刀具巧妙地利用圆柱状刀盘的特点，能够更好地适应方槽转角处的加工需求，在保证质量的同时大幅提高了加工效率。

21、作为优选，所述倒角刀盘为圆盘结构；所述倒角刀盘可拆卸连接第一柱式刀柄，所述第一柱式刀柄上设置有两个距离可调的倒角刀盘。通过将倒角刀盘设计为可拆卸的圆盘结构，以及在刀柄上设置两个可调节的倒角刀盘，能够进一步提高刀具的通用性和适应性。在实际加工过程中，可以根据不同工件尺寸的需求，调整两个倒角刀盘的间距，从而满足不同规格零件的加工要求。这种灵活性大大增强了刀具的适用范围，有利于推广应用。同时，这种设计也有利于降低刀具磨损，延长使用寿命，从而进一步降低生产成本。该结构提高了刀具的通用性和适应性，可根据不同工件尺寸灵活调整，满足更广泛的加工需求，同时延长了刀具的使用寿命，降低了生产成本。

22、作为优选，所述倒角刀盘的半径为r1，所述第一柱式刀柄的半径为r2，薄壁工件的上下两端翻边的宽度为h，r1-r2＞h。通过合理设计倒角刀盘和刀柄的几何尺寸参数，确保在加工过程中能够完全覆盖薄壁工件翻边的宽度范围，从而实现精确的倒角成形。现有技术中薄壁工件翻边的r角无法彻底清除，需要依赖人工修理，导致质量不稳定。而本发明通过精准控制刀具尺寸参数，确保在加工过程中能够完全覆盖翻边区域，从而解决了这一问题。

23、具体来说，若r1-r2<h，则倒角刀盘的外弧面无法完全覆盖翻边宽度，会造成残留r角无法清除干净。而本发明通过设计r1-r2>h，确保了倒角刀盘的外弧面可以完全覆盖翻边宽度，从而实现精确的倒角加工，解决了现有技术中无法彻底清除r角的问题。本方案解决了现有技术中薄壁工件翻边r角无法彻底清除的问题，提高了产品质量，且无需依赖人工修理，大幅提高了加工效率。

24、本方案还公开了上述加工方法中采用的内外式r角刀具，包括有第二柱式刀柄，所述第二柱式刀柄上设置有倒角环台，所述倒角环台包括外凸设置于第二柱式刀柄上的环体，所述环体的上下两侧沿周向设置有倒角内弧面。这种内外式r角刀具利用环体外凸的结构，能够很好地适应方槽上下两端的翻边形状，通过环体内侧的倒角内弧面，精确地实现对翻边的周向倒角加工。相比现有的单一倒角刀具，这种内外式结构能够更好地满足复杂工件几何形状的加工需求。

25、设置这种内外式r角刀具针对现有技术中方槽上下两端的翻边无法精确加工，需要依赖人工修理的问题，通过专用刀具的设计，能够更好地控制加工轨迹，在保证加工质量的同时大幅提高加工效率。解决了现有技术中无法精确加工方槽上下两端翻边的问题，提高了产品质量;

26、作为优选，所述倒角环台可拆卸连接第二柱式刀柄；所述第二柱式刀柄上设置有两个距离可调的倒角环台。通过将倒角环台设计为可拆卸连接的结构，以及在刀柄上设置两个可调节的倒角环台，能够进一步提高内外式r角刀具的通用性和灵活性。

27、在实际加工过程中，可以根据不同工件尺寸的需求，调整两个倒角环台的间距，从而满足不同规格零件的加工要求。同时，可拆卸设计也有利于刀具的维护和更换，延长使用寿命，降低生产成本。现有技术中内外式倒角刀具的通用性较差是一大限制因素，而本发明通过可拆卸、可调节的倒角环台设计解决了这一问题。这不仅提高了刀具的适应性，也有利于延长使用寿命，从而进一步降低生产成本。尤其是提高了刀具的通用性和适应性，可根据不同工件尺寸灵活调整，满足更广泛的加工需求，且延长了刀具的使用寿命，降低了生产成本。

28、因此，本发明具有如下有益效果：

29、解决了现有技术中普通立式加工中心无法加工圆角方槽的问题，大幅提高了加工设备的通用性和适应范围。

30、通过专用t型刀具和内外式r角刀具的设计，实现了方槽圆弧区域和翻边r角的精确加工，彻底解决了现有技术中无法完全清除r角的问题，提高了产品质量。

31、巧妙的分步加工设计和单一坐标系加工方式，大幅缩短了加工时间，提高了生产效率，同时也降低了对操作人员技能的要求。

32、可拆卸、可调节的刀具设计，极大地提升了刀具的通用性和适应性，满足了不同工件尺寸的个性化需求，助力产品竞争力的提升。