可降解餐盒模具加工外观缺陷的改善

邝荣聪，苏德发，李伟健

（珠海格力精密模具有限公司，广东珠海 519070）

1 可降解餐盒（纸浆）模具加工中出现的问题

整个产品(餐盒)的制造在模具上分为4道工序进行，模具的设计为一模多腔，工序三的模具凸凹模为整体式，工件大（见图1），凸凹模模型为斜面，加工时间长，周期长；另外3道工序的模具做了镶拼结构（见图2），实际加工中工件外形边刀进退刀起台阶；扩孔钻时缠屑严重，导致加工中断钻头；凹模内型面接刀痕明显，工件外观不达标。

图1 大工件

图2 镶拼结构

2 针对问题制定解决方案

（1）斜面加工时间长的问题。

凸凹模型面特征面为规则20°斜面（见图3），按常规加工方法，用球头刀逐层加工（见图4），机床的加工时间会很长。

图3 20°斜度

图4 等高逐层加工

根据斜面的度数，制造铝件专用锥度球头铣刀（见图5），刀具的锥度与工件所需要加工的特征斜面一致，在底部磨R2.5mm球头，避免上下接刀痕。在加工时，用刀具的侧刃边刀加工，下切量可以由0.35mm加大到10.0mm（见图6），效率大幅度提升（提升6倍），表面光洁度也有明显改善。

图5 20°锥度球头刀

图6 锥面侧刃加工

（2）外形边刀进退刀起台阶问题。

常规刀路的进退刀点设置在直边处（见图7），有些机床因使用年限长，导轨磨损，在进退刀点会出现明显的接刀痕（见图8）。

图7 进退刀点

图8 进退刀痕

调整进退刀点（由直边调整到拐角R角）（见图9），调整进退刀R角及重叠值，轨迹设置为圆弧进退刀（见图10），便可避免此类问题的发生，图11所示为调整后的加工实物，工件表面光顺，再无进退刀痕。

图9 进退刀点

图10 进退刀设置

图11 加工实物

（3）扩孔钻时缠屑严重，导致加工中断钻头。

在对铝件扩孔加工中，铝屑缠钻头严重（见图12），严重影响零件的表面质量及钻头加工寿命。通过将冷却方式由液体改为经主轴（见图13），在铝屑产生的初期就利用经主轴中心的高压水将其冲掉（见图14），若还有缠屑现象，可在钻完10个孔的程序完成后，在末端输出主轴反转程序：抬高零件表面100→M4 S3000，甩掉剩余缠屑，调整后，再无缠屑现象。

图12 缠屑

图13 调整冷却方式

图14 冲铝屑

（4）凹模内型面接刀痕明显问题。

凹模型腔内，四边斜面用定制锥度刀加工后，再用球头刀加工顶面、底面及拐角R（见图15），刀路2与刀路3无缝衔接时刀路重叠了少部分（见图16），在进行特征衔接加工时，虽然3条刀路都是零对零加工，但是侧面R角与底部R角有明显接刀痕（见图17）。

图15 加工底面及拐角R

图16 刀路少量重叠

图17 有接刀痕

调整工件内侧R角刀路的加工深度，直接加工到内腔底面（刀路2），再加工底部R角（刀路3）。在加工底部R角时，侧面进行负余量（-0.01mm）加工（见图18）。调整后实际加工的实物，工件表面光顺，无接刀痕（见图19）。

图18 负余量加工

图19 无接刀痕

3 结束语

可降解餐盒（纸浆）模具所使用的材料主要为6061-T6铝合金，此料材质较软，加工中若不能有效排屑、散热，便很容易粘刀，工件容易变形，质量也得不到保证。因此，合理的刀具选用、切削参数、冷却方式、装夹方式及加工工艺，是确保工件高效、高质加工的关键。在实际加工中，稳定的机床也是不可缺少的加工要素，因机床自身状态不稳定，实际加工出来的工件质量也会受到很大影响，在实际应用中，也要根据机床的实际状态来进行调整加工工艺，以确保加工出合格的工件。本文针对铝模在实际加工遇到的问题进行总结分析，并结合实际解决问题，为此类工件的加工提供可行有效的解决方案。