漸開(kāi)線花鍵綜合量規(guī)的電火花線切割加工

郭春林,李成平,吳 海,黃 蓉

(中航工業(yè)貴州紅林機(jī)械有限公司,貴州貴陽(yáng)550009)

漸開(kāi)線花鍵綜合量規(guī)是測(cè)量零件漸開(kāi)線內(nèi)花鍵尺寸的綜合量具,該量規(guī)尺寸精度要求嚴(yán),輪廓精度要求高(部分參數(shù)高于3級(jí)齒輪精度要求),加工難度大,目前主要依靠有高精度齒輪磨設(shè)備的廠家外協(xié)完成。由于加工難度大,數(shù)量少,質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度均無(wú)法滿(mǎn)足要求。為此,嘗試?yán)矛F(xiàn)有的高精度單向走絲電火花線切割機(jī)床,通過(guò)改進(jìn)量具結(jié)構(gòu)、工藝路線及加工方法,最終找出了加工漸開(kāi)線花鍵綜合量規(guī)的加工方法,實(shí)現(xiàn)了漸開(kāi)線花鍵量規(guī)的自主加工。

1 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

在電火花線切割加工中,上下噴嘴離零件較遠(yuǎn)時(shí),會(huì)出現(xiàn)電極絲振動(dòng),從而影響零件加工質(zhì)量。因此為了獲得高的加工精度,在單向走絲電火花線切割加工中往往需采用緊密加工,即上下噴嘴距離工件表面不大于0.1 mm。

綜合量規(guī)總長(zhǎng)達(dá)150 mm(圖1),其中齒型測(cè)量部分僅20 mm,如采用整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工,則上下導(dǎo)絲嘴的距離過(guò)大,使上下噴嘴距離零件表面的尺寸過(guò)大,切割質(zhì)量無(wú)法滿(mǎn)足精度要求。為了確保D2尺寸對(duì)齒型的跳動(dòng)要求,采用如圖2所示的下分體結(jié)構(gòu),便可有效提高齒型表面的切割質(zhì)量。

圖1 花鍵綜合量規(guī)

圖2 花鍵綜合量規(guī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)圖

2 工藝方案的確定

根據(jù)漸開(kāi)線花鍵量規(guī)整體結(jié)構(gòu)的分析,該量規(guī)控制要素除了漸開(kāi)線花鍵部分的技術(shù)要求外,還有導(dǎo)向部分與漸開(kāi)線花鍵的同心度要求。通過(guò)圖2所示的結(jié)構(gòu)改進(jìn)后,導(dǎo)向部分與漸開(kāi)線花鍵的同心度要求將由導(dǎo)向件(件1)及量規(guī)頭(件2)裝配后獲得,因此,在工藝方案中應(yīng)考慮3個(gè)要素,即:導(dǎo)向件(件1)D與d的同心度、量規(guī)頭(件2)內(nèi)孔 D1與漸開(kāi)線花鍵分度圓d1的同心度、導(dǎo)向件軸d與量規(guī)頭孔D1的配合間隙。故確定如下工藝方案:

(1)導(dǎo)向件(件1)工藝路線

車(chē)全型留余——淬火——粗磨 D、d外圓留余——時(shí)效——精磨D 、d 外圓——配研 d外圓。

(2)量規(guī)頭(件2)工藝路線

下板料——作內(nèi)孔切入孔及齒型切入孔——淬火——平磨——線切割切內(nèi)孔及齒型——研內(nèi)孔D1——精磨齒形外圓。

在量規(guī)頭與導(dǎo)向件的工藝方案中增加研磨工序,控制配合外圓及內(nèi)孔的形狀及配合間隙。在量規(guī)頭的加工中要求內(nèi)孔與外花鍵一刀下,確保齒型分度圓與內(nèi)孔的同心度要求。考慮到線切割加工后,在接刀處存在不規(guī)整型面,故要求加工時(shí)將接刀痕放置于齒頂圓上,齒頂圓留出一定余量后,利用外磨保證齒頂圓質(zhì)量要求。通過(guò)該工藝方案能有效保證裝配后的導(dǎo)向部分與花鍵的同心要求。

3 加工路徑規(guī)劃

在加工內(nèi)花鍵軸時(shí),通常采用的線切割加工路徑見(jiàn)圖3。由于量規(guī)頭精度要求高,切割工藝需分粗、精加工。當(dāng)花鍵的粗加工完成后,花鍵與基體的連接部分僅為圖3所示的L部分,此處的寬度≤齒頂?shù)耐鈭A寬度,由于連接部分較小,在重力作用下,已切割的花鍵將發(fā)生位移,在位移狀態(tài)下進(jìn)行二次切割,將無(wú)法保證花鍵精度要求。同時(shí),由于切割次數(shù)不同,L的寬度也在不斷發(fā)生變化,因此,采用此加工路徑進(jìn)行切割,既無(wú)法保證花鍵精度要求,也無(wú)法保證花鍵對(duì)內(nèi)孔的同心度要求。

圖3 改進(jìn)前加工路徑

分析造成花鍵位移的原因主要是連接部分 L的寬度不足和連接部位過(guò)少。因此,需從增加 L部分寬度或增加連接部位入手。由于齒頂圓寬度是一個(gè)計(jì)算后的確定值,增加寬度必然造成連接部分漸開(kāi)線齒型出現(xiàn)誤差,而齒型誤差又無(wú)法通過(guò)后續(xù)的工序進(jìn)行修整,為此,需改進(jìn)加工路徑(圖4)。在齒形周?chē)謩e設(shè)置3個(gè)加工入絲點(diǎn)和出絲點(diǎn),在粗加工完成后,齒型與基體連接部分由原來(lái)的1處增加至3處,由于3個(gè)支點(diǎn)均勻分布,避免了齒型部分在經(jīng)過(guò)多次切割后產(chǎn)生位移。在粗、半精加工完成后,再運(yùn)行一個(gè)外圓留余切割路徑,將齒型外圓整體切割下來(lái),通過(guò)外圓磨削保證漸開(kāi)線花鍵量規(guī)的外圓尺寸,從而保證了花鍵量規(guī)的加工質(zhì)量。

圖4 改進(jìn)后加工路徑

4 結(jié)束語(yǔ)

利用單向走絲電火花線切割機(jī)床加工漸開(kāi)線花鍵量規(guī)時(shí),還需注意電極絲張力、水壓、材料變形及加工參數(shù)設(shè)置等情況。只有結(jié)合零件實(shí)際情況作出相應(yīng)的改進(jìn),利用最優(yōu)的方法及參數(shù),才能獲得滿(mǎn)意的加工質(zhì)量。