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在机械加工中，薄壁盘类零件加工是一个较难解决的问题。在薄壁盘类零件加工过程中，零件装夹和加工变形问题又是广大加工者探讨的重点问题，现就陶瓷模壳压板的加工制作有关工艺分析和加工方法与大家交流。
陶瓷模壳压板如图1所示。
一、图样分析
该零件厚度为10mm,直径为￠440mm，属于典型薄盘类零件，整个盘面密布47-￠20mm的孔。由于金属切除率较高，在加工中很容易引起盘面变形，对于图样要求的平面度与平行度要求很难保证。同时由于零件直径大、厚度小，在数控车床上装夹与定位难度较大。对该零件加工工艺进行研究和分析，其加工及检测难点如下：
一是该零件径向尺寸较大，达到￠440mm，厚度为10mm，直径和厚度比值达到44倍，在车床加工中属于典型盘类零件加工，其端面加工线速度变化较大。
二是该零件厚度较薄，毛坯只有15mm，在铣床加工中容易引起盘面变形，同时在车床加工中装夹定位难度较大。
三是图样要求端面47-￠20mm孔口尺寸一致，锥孔孔口尺寸在机床上无法完成准确测量。
四是设备不配套问题，按常规要求需要大头车床以及加工中心。可是学校仅有CK6150数控车床以及加工中心，CK6150数控车床的￠250mm卡盘无法完成该盘类零件直接装夹。
五是尺寸方面要求重点有两处：该零件端面锥孔孔口尺寸要求严格一致，否则会在使用过程中带来泄漏问题；该零件形位公差要求较高。压板上下平面均要求平面度达到0.05mm，加工中除了要考虑零件加工过程中产生的盘面变形，同时还要考虑加工中的让刀问题。
六是由于零件加工材料为不锈钢，在加工过程中需要考虑刀具的磨损及对于加工精度的影响。
二、陶瓷模壳压板加工工艺分析及问题的提出
一般情况下，按照图样设定常规工序的加工顺序如下：
一是车床上加工外圆、端面、止口至尺寸要求；二是以下平面定位，钳工画线，确定47-￠20mm孔的位置；三是利用下平面定位，在摇臂钻上完成钻孔、扩孔、成型刀加工锥孔至图样尺寸要求；四是钳工清洗毛刺。
按照常规工艺编排进行加工，由于划线加工精度较低导致孔的实际位置不能达到图样密布要求，端面47-￠20 mm孔的加工，由于受到切削力方向的影响，零件的变形较大，容易超出图样尺寸要求，摇臂钻精度较低，锥孔深度一致性较差，受以上因素影响，导致零件废品率较高。
依据以上分析，结合学校数控机床的实际情况，笔者决定采用数控车床及加工中心来完成该零件加工。需要解决以下三个关键问题：
第一，数控车床装夹问题。由于学校设备不配套，没有大型号数控车床装夹零件，压板最大直径仅达到￠436mm，数控车床CK6150虽然回转直径达到￠500mm，却无法直接装夹，经过分析之后采用先在数控铣床上完成安装孔的加工，再转到数控车床上完成外圆及端面的加工来克服设备不配套带来的影响。
第二，加工中盘面变形问题。在数控铣床上进行定位钻孔提高孔的位置度，为了防止钻孔时由于切削力过大造成零件变形，采用蜂窝垫块进行支撑防止零件产生变形。同时在加工锥孔时，为了防止零件变形，采用成型刀周铣方式，变轴向切削力为径向切削力。
第三，锥孔孔口测量问题。采用自制量具进行间接测量。改进之后虽然零件加工工序增加了，但是零件在加工过程中粗精加工划分更加细致，尤其是在钻孔之后完成零件的外圆、止口及端面的精加工，很好地去除了粗加工给零件带来的变形。在数控铣上笔者采用周铣的方式完成锥孔的粗精加工，通过切削方式的转变使切削变形降低。因为采用数控铣床定位钻孔，孔的位置精度较钳工画线相比大大提高，从而使零件成品率大大提高。陶瓷模壳压板数控工艺流程见表1。
三、问题解决方案
1.数控车床装夹问题
CK6150采用的250mm卡盘从外圆处无法直接装夹，由于该零件从外圆处装夹已经不具备条件，只有从内向外进行反撑装夹还可以考虑，但是零件毛坯是一个切割下来的圆盘，所以零件在车床上加工止口以及外圆部分之前，首先应该先加工出来装夹表面。经过上述分析之后，笔者采用先在数控铣床上完成安装孔的加工，再转到数控车床上完成外圆及端面的加工来克服设备不配套带来的影响,具体步骤如下。
（1）按图2所示装夹方式，在现有数控铣床上通过划线确定基本中心，保证毛坯在数控车床上加工外圆时余量尽可能均匀，然后在直径为￠246的分度圆上加工出120°等分的3个￠22的孔，这3个孔要求精铣，因为这3个孔是车床装夹定位的基准。在加工中为了防止零件在加工过程中产生变形，
如图2所示，在零件下端安放了蜂窝垫块，以免零件在钻孔过程中因为切削力大产生变形。
（2）加工三个专用螺钉，如图3所示，这三个螺钉将在三爪卡盘上安装起到内撑孔的作用。为了增加螺钉与孔的接触面，将螺钉定位表面与孔的接触形式由线接触改为面接触，增加接触面积，提高装夹稳定性。在安装时如果螺钉圆弧定位面不在最高点，可以通过垫片进行调整。
（3）零件在数控车床上装夹，如图4所示，完成端面加工。毛坯端面由于不够平整，同时余量较大（毛坯厚度为15mm），所以在粗车之后留下1mm为精加工余量，由于零件直径较大，端面切削速度变化较大，所以在加工时采用恒线速加工。由于CK6150简易数控车床采用的是普通四方刀架，如果按正常方向装夹端面刀具将无法完成端面的加工，所以采用一把外圆反刀按照如图方式完成端面大直径处加工，由于受到加工机床行程的限制，在小直径处的端面加工需要采用正刀接刀方式来完成。
2.加工中盘面变形问题
为了解决加工中盘面变形问题，笔者采用以下三种手段进行解决：
（1）由于该零件影响变形较大的是钻孔工序，在钻孔粗加工时，为了减小切削力给零件带来的变形，在零件下方增加蜂窝垫块。在安装零件时要注意工件预作孔与蜂窝垫块孔的对应性，否则在钻孔时容易将蜂窝垫块损坏。如图5所示，笔者采用的方法是中心孔利用机床保证，圆周上预作孔采用圆柱销来进行定位。同时还要注意钩形压板在安装压紧时不要与工件上的孔产生干涉现象，采用长形钩形压板，主要是为了防止压紧螺钉与刀柄在加工时产生干涉现象。
（2）钻孔之后零件内应力的释放：钻孔时会产生较大的切削力，零件内部会产生切削应力，内应力的释放会造成零件的盘面变形。为了解决这个问题，笔者采用在粗加工孔之后，将零件在自然环境下放置3天，再安排零件端面精加工。这样可以很好的解决这个问题。
（3）锥孔的粗精加工：一般情况下，会采用成型刀直接向下扩孔的方式完成该部加工，垂直于工件表面的切削力会造成零件的变形，为了解决这个问题，在数控铣床加工时用周铣方式进行加工，通过改变切削力的方向减小零件变形。
3.锥度孔口测量问题
该零件作为压板类零件，如果锥孔孔口尺寸不一致，零件在组装后会产生泄漏现象，导致整套机构报废，但是锥度孔口尺寸又很难采用直接测量方法得出。加工之后笔者采用如图6所示的特制锥形量规，用刻线法对孔口尺寸进行间接测量，将量规垂直与工件放置在锥孔中，水平观察两条测量基准线露出孔口为几条线，两条线均露出代表锥孔尺寸偏小，露出上线为合格，两线均陷入锥孔孔口代表锥孔尺寸偏大。
笔者通过以上工艺方法，在实际加工中，加工效果良好，零件合格率达到100%，通过充分利用数控车床与加工中心合理调配，通过对三爪卡盘的简单调整，在CK6150车床上完成450mm的盘类零件装夹。在数控车床上笔者通过刀具的合理使用，采用内孔车刀完成外圆与端面的加工；通过接刀的方式解决机床行程问题，合理地扩大了机床适用范围，从而完成了该零件的加工；通过加工方法的改进减小薄盘的加工变形，提高孔类零件的位置精度。该零件在加工中心上进行多孔的加工，很好地保证了孔的位置精度，同时由于在加工中心上可以采取周铣的方式代替以往的垂直下刀扩孔，有效地改变了切削力的方向，使得零件在加工过程中零件的变形大大减小，达到图样要求。
（作者单位：陈云海，北京金隅科技学校；
甄雪松，北京电子科技职业学院）
陶瓷模壳压板如图1所示。
一、图样分析
该零件厚度为10mm,直径为￠440mm，属于典型薄盘类零件，整个盘面密布47-￠20mm的孔。由于金属切除率较高，在加工中很容易引起盘面变形，对于图样要求的平面度与平行度要求很难保证。同时由于零件直径大、厚度小，在数控车床上装夹与定位难度较大。对该零件加工工艺进行研究和分析，其加工及检测难点如下：
一是该零件径向尺寸较大，达到￠440mm，厚度为10mm，直径和厚度比值达到44倍，在车床加工中属于典型盘类零件加工，其端面加工线速度变化较大。
二是该零件厚度较薄，毛坯只有15mm，在铣床加工中容易引起盘面变形，同时在车床加工中装夹定位难度较大。
三是图样要求端面47-￠20mm孔口尺寸一致，锥孔孔口尺寸在机床上无法完成准确测量。
四是设备不配套问题，按常规要求需要大头车床以及加工中心。可是学校仅有CK6150数控车床以及加工中心，CK6150数控车床的￠250mm卡盘无法完成该盘类零件直接装夹。
五是尺寸方面要求重点有两处：该零件端面锥孔孔口尺寸要求严格一致，否则会在使用过程中带来泄漏问题；该零件形位公差要求较高。压板上下平面均要求平面度达到0.05mm，加工中除了要考虑零件加工过程中产生的盘面变形，同时还要考虑加工中的让刀问题。
六是由于零件加工材料为不锈钢，在加工过程中需要考虑刀具的磨损及对于加工精度的影响。
二、陶瓷模壳压板加工工艺分析及问题的提出
一般情况下，按照图样设定常规工序的加工顺序如下：
一是车床上加工外圆、端面、止口至尺寸要求；二是以下平面定位，钳工画线，确定47-￠20mm孔的位置；三是利用下平面定位，在摇臂钻上完成钻孔、扩孔、成型刀加工锥孔至图样尺寸要求；四是钳工清洗毛刺。
按照常规工艺编排进行加工，由于划线加工精度较低导致孔的实际位置不能达到图样密布要求，端面47-￠20 mm孔的加工，由于受到切削力方向的影响，零件的变形较大，容易超出图样尺寸要求，摇臂钻精度较低，锥孔深度一致性较差，受以上因素影响，导致零件废品率较高。
依据以上分析，结合学校数控机床的实际情况，笔者决定采用数控车床及加工中心来完成该零件加工。需要解决以下三个关键问题：
第一，数控车床装夹问题。由于学校设备不配套，没有大型号数控车床装夹零件，压板最大直径仅达到￠436mm，数控车床CK6150虽然回转直径达到￠500mm，却无法直接装夹，经过分析之后采用先在数控铣床上完成安装孔的加工，再转到数控车床上完成外圆及端面的加工来克服设备不配套带来的影响。
第二，加工中盘面变形问题。在数控铣床上进行定位钻孔提高孔的位置度，为了防止钻孔时由于切削力过大造成零件变形，采用蜂窝垫块进行支撑防止零件产生变形。同时在加工锥孔时，为了防止零件变形，采用成型刀周铣方式，变轴向切削力为径向切削力。
第三，锥孔孔口测量问题。采用自制量具进行间接测量。改进之后虽然零件加工工序增加了，但是零件在加工过程中粗精加工划分更加细致，尤其是在钻孔之后完成零件的外圆、止口及端面的精加工，很好地去除了粗加工给零件带来的变形。在数控铣上笔者采用周铣的方式完成锥孔的粗精加工，通过切削方式的转变使切削变形降低。因为采用数控铣床定位钻孔，孔的位置精度较钳工画线相比大大提高，从而使零件成品率大大提高。陶瓷模壳压板数控工艺流程见表1。
三、问题解决方案
1.数控车床装夹问题
CK6150采用的250mm卡盘从外圆处无法直接装夹，由于该零件从外圆处装夹已经不具备条件，只有从内向外进行反撑装夹还可以考虑，但是零件毛坯是一个切割下来的圆盘，所以零件在车床上加工止口以及外圆部分之前，首先应该先加工出来装夹表面。经过上述分析之后，笔者采用先在数控铣床上完成安装孔的加工，再转到数控车床上完成外圆及端面的加工来克服设备不配套带来的影响,具体步骤如下。
（1）按图2所示装夹方式，在现有数控铣床上通过划线确定基本中心，保证毛坯在数控车床上加工外圆时余量尽可能均匀，然后在直径为￠246的分度圆上加工出120°等分的3个￠22的孔，这3个孔要求精铣，因为这3个孔是车床装夹定位的基准。在加工中为了防止零件在加工过程中产生变形，
如图2所示，在零件下端安放了蜂窝垫块，以免零件在钻孔过程中因为切削力大产生变形。
（2）加工三个专用螺钉，如图3所示，这三个螺钉将在三爪卡盘上安装起到内撑孔的作用。为了增加螺钉与孔的接触面，将螺钉定位表面与孔的接触形式由线接触改为面接触，增加接触面积，提高装夹稳定性。在安装时如果螺钉圆弧定位面不在最高点，可以通过垫片进行调整。
（3）零件在数控车床上装夹，如图4所示，完成端面加工。毛坯端面由于不够平整，同时余量较大（毛坯厚度为15mm），所以在粗车之后留下1mm为精加工余量，由于零件直径较大，端面切削速度变化较大，所以在加工时采用恒线速加工。由于CK6150简易数控车床采用的是普通四方刀架，如果按正常方向装夹端面刀具将无法完成端面的加工，所以采用一把外圆反刀按照如图方式完成端面大直径处加工，由于受到加工机床行程的限制，在小直径处的端面加工需要采用正刀接刀方式来完成。
2.加工中盘面变形问题
为了解决加工中盘面变形问题，笔者采用以下三种手段进行解决：
（1）由于该零件影响变形较大的是钻孔工序，在钻孔粗加工时，为了减小切削力给零件带来的变形，在零件下方增加蜂窝垫块。在安装零件时要注意工件预作孔与蜂窝垫块孔的对应性，否则在钻孔时容易将蜂窝垫块损坏。如图5所示，笔者采用的方法是中心孔利用机床保证，圆周上预作孔采用圆柱销来进行定位。同时还要注意钩形压板在安装压紧时不要与工件上的孔产生干涉现象，采用长形钩形压板，主要是为了防止压紧螺钉与刀柄在加工时产生干涉现象。
（2）钻孔之后零件内应力的释放：钻孔时会产生较大的切削力，零件内部会产生切削应力，内应力的释放会造成零件的盘面变形。为了解决这个问题，笔者采用在粗加工孔之后，将零件在自然环境下放置3天，再安排零件端面精加工。这样可以很好的解决这个问题。
（3）锥孔的粗精加工：一般情况下，会采用成型刀直接向下扩孔的方式完成该部加工，垂直于工件表面的切削力会造成零件的变形，为了解决这个问题，在数控铣床加工时用周铣方式进行加工，通过改变切削力的方向减小零件变形。
3.锥度孔口测量问题
该零件作为压板类零件，如果锥孔孔口尺寸不一致，零件在组装后会产生泄漏现象，导致整套机构报废，但是锥度孔口尺寸又很难采用直接测量方法得出。加工之后笔者采用如图6所示的特制锥形量规，用刻线法对孔口尺寸进行间接测量，将量规垂直与工件放置在锥孔中，水平观察两条测量基准线露出孔口为几条线，两条线均露出代表锥孔尺寸偏小，露出上线为合格，两线均陷入锥孔孔口代表锥孔尺寸偏大。
笔者通过以上工艺方法，在实际加工中，加工效果良好，零件合格率达到100%，通过充分利用数控车床与加工中心合理调配，通过对三爪卡盘的简单调整，在CK6150车床上完成450mm的盘类零件装夹。在数控车床上笔者通过刀具的合理使用，采用内孔车刀完成外圆与端面的加工；通过接刀的方式解决机床行程问题，合理地扩大了机床适用范围，从而完成了该零件的加工；通过加工方法的改进减小薄盘的加工变形，提高孔类零件的位置精度。该零件在加工中心上进行多孔的加工，很好地保证了孔的位置精度，同时由于在加工中心上可以采取周铣的方式代替以往的垂直下刀扩孔，有效地改变了切削力的方向，使得零件在加工过程中零件的变形大大减小，达到图样要求。
（作者单位：陈云海，北京金隅科技学校；
甄雪松，北京电子科技职业学院）