帶凸緣的盤類零件的線切割加工工藝改進(jìn)

王 跡，劉 平

(成都工業(yè)學(xué)院 實訓(xùn)基地，成都 611730)

帶凸緣的盤類零件的線切割加工工藝改進(jìn)

王 跡*，劉 平

(成都工業(yè)學(xué)院 實訓(xùn)基地，成都 611730)

為了提高線切割機(jī)床加工的找正精度和加工精度，以槽輪零件為例，對線切割機(jī)床加工帶凸緣的盤類零件的傳統(tǒng)工藝存在的問題及原因進(jìn)行了分析，指出造成傳統(tǒng)工藝精度不高的關(guān)鍵原因是工件的裝夾問題，并對此提出了改進(jìn)的方法：采用支撐板定位裝夾工件。實踐證明：采用該工藝后，裝夾只需一次完成，省去穿絲找正過程，機(jī)床自身保證了定位、加工精度，并且該工藝節(jié)省了2/3裝夾時間，極大降低了勞動強度，提高了效率。

凸緣；盤狀零件；線切割加工；槽輪

長期以來，線切割機(jī)床主要用于加工形狀復(fù)雜、精密細(xì)小的工件[1]，使用專用夾具的情況并不常見。有凸緣孔的零件的內(nèi)孔中心線有對中要求，且與外形尺寸同軸度要求較高(例如帶凸緣孔的槽輪零件[2])，所以在機(jī)床上工件的對刀找正就成為關(guān)鍵，但無論是通過機(jī)床自動找正還是目測火花人工找正，都需要耗費大量時間，工人勞動強度大，并且找正精度不高。本文針對這一問題，對傳統(tǒng)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，采用支撐板定位裝夾工件，對比實驗證明：新的方法不需要穿絲對刀找正，省力，有效縮短時間一半，并且定位方便快捷，解決了精度不高的問題。

1 槽輪零件分析

線切割可以加工各種高硬度的導(dǎo)電材料，如各種淬火鋼、磁鋼、硬質(zhì)合金等。其切割軌跡采用數(shù)控方式進(jìn)行，可以切割出具有復(fù)雜形狀的模具或直接切出工件。由于切割時幾乎沒有切割力，所以可以切割極薄的工件或切削加工容易變形的工件，加工精度可達(dá)0.01～0.02 mm[3]。對圖1所示的有凸緣孔的槽輪零件(以下簡稱“槽輪”)，從結(jié)構(gòu)特點和精度要求來看，由于銑刀不能加工出90°的內(nèi)孔，槽輪厚度只有3 mm、較薄，并且該外形呈現(xiàn)不規(guī)則曲線，受銑床工作狀態(tài)、刀具角度、工裝角度等因素影響[4]，無法采用銑床加工，只能采用線切割加工。只需制定出合理的加工程序，選用合理的切割參數(shù)、電參數(shù)及工作液，線切割加工就可以滿足該零件的加工要求。

2 傳統(tǒng)加工工藝分析

2.1 傳統(tǒng)工藝方法

傳統(tǒng)工藝方法為：車床上車削外形(加工凸緣、內(nèi)孔、外圓的加工及端面)→編程系統(tǒng)Autop繪制好槽輪外部圖形→裝夾好工件后穿絲分中→再取絲讓電極絲走到工件外→再穿絲切割一部分外形→更換裝夾位置→穿絲分中→再取絲讓電極絲走到工件外→切割剩余外形。

圖1 槽輪零件加工圖

2.2 傳統(tǒng)工藝存在的問題

1)采用找正法裝夾工件，找正精度不高。目前，采用線切割機(jī)床系統(tǒng)自動對中內(nèi)孔加工零件的方法都存在找正精度不高的情況，加工零件內(nèi)孔越小誤差越大；采用目測火花對中找正，則會有人為誤差。同理，若加工無凸緣孔的槽輪，在對外圓四周找正時，通過火花放電同樣會有精度不高的情況。對槽輪進(jìn)行穿絲找正內(nèi)孔中心時若不精準(zhǔn)，就會影響到外圓與內(nèi)孔的同軸度，進(jìn)而影響位置精度。

2)不能一次裝夾。槽輪需要直接裝夾在機(jī)床上，因為不能在一次裝夾完成4個均布槽的切割，所以必須經(jīng)過2次以上的裝夾才能完成零件的切割，由此產(chǎn)生的累計裝夾誤差會大大降低加工精度，甚至導(dǎo)致零件報廢。

3)零件外圓須有足夠的裝夾余量。為了將工件裝夾在機(jī)床上，而且夾緊部位不遮擋零件加工表面，必須在零件外緣留有足夠的裝夾余量。但在實際生產(chǎn)中，由于毛坯尺寸的限制或為了節(jié)省成本(如貴重材料)或由于前道工序加工考慮不周，經(jīng)常會面臨前一工序加工后夾緊余量較小的情況。由此造成在線切割這一工序時不能完成裝夾，或即便能勉強夾住，但因為工件重量大，造成工件傾斜，從而達(dá)不到技術(shù)要求[5-6]。槽輪裝夾中若沒有保留足夠的裝夾余量，則垂直度精度也會影響槽輪外形的位置精度。

4)耗費時間長?？臁⒅凶呓z線切割機(jī)床由于造價低、加工成本低，在市場上應(yīng)用較多，但缺點是需要2次人工穿絲的過程。穿絲時需要電極絲具有一定的抗拉強度，才能保證電極絲正常運行，這就要求工人操作熟練，這樣既浪費了時間又增加了工人的勞動強度。

3 線切割加工槽輪零件的工藝改進(jìn)

3.1 工藝改進(jìn)

根據(jù)對傳統(tǒng)加工方法的分析可知，造成以上問題的關(guān)鍵是工件的裝夾。因此，我們針對槽輪線切割裝夾方法進(jìn)行了改進(jìn)，采用支撐板定位裝夾工件。該裝夾方法是先用一塊尺寸大于工件外廓尺寸，厚度大約在3～5 mm的金屬薄板(常用鋼板或鋁板)作為支承板(考慮到經(jīng)濟(jì)成本因素，可以選用加工后不規(guī)則形狀的廢料)，形狀如圖2所示。在切割工件前先將支承板用壓板、螺釘裝夾在機(jī)床上，采用單懸臂式支撐，然后采用就地加工的方法加工出定位孔(定位孔的直徑根據(jù)工件凸緣外徑尺寸確定)，為了消除工件凸緣與定位孔的配合間隙，提高定位精度，定位孔的直徑比凸緣外徑小0.05～0.10 mm。待支撐板內(nèi)孔加工完成后，工件通過凸緣定位在支撐板內(nèi)孔上(裝配圖如圖3所示)，再采用夾子將工件與支撐板夾緊(夾子的數(shù)量和夾緊點根據(jù)工件具體情況確定)，即完成工件的裝夾。最后再打開數(shù)控機(jī)床，完成槽輪零件外形的加工。

圖2 支撐板

圖3 支撐板、工件、壓板螺釘裝配圖

3.2 加工實驗

加工實驗使用成都無線電專用設(shè)備廠生產(chǎn)的DK7725A線切割機(jī)床、MCY-87型高頻脈沖電源及HL系統(tǒng)Autop繪圖編程控制軟件。下面實驗對比傳統(tǒng)工藝和改進(jìn)工藝的裝夾、找正時間。

3.3 改進(jìn)工藝的優(yōu)點

1)定位精度高。工件定位基準(zhǔn)與定位孔為小過盈配合，定位基準(zhǔn)位移誤差為零，從而使工件獲得較高的定位精度；

2)一次裝夾完成零件的切割加工。由于工件安裝在支承板上，在切割時可以工件和支承板一起切割，不會因為裝夾部位的遮擋影響工件的切割加工，因此只需一次裝夾，避免了多次裝夾造成的誤差，提高了零件的加工精度；

3)工件不需要留裝夾余量。由于工件安裝在支承板上，不需要留裝夾余量，從而減小了毛坯材料尺寸，有利于節(jié)約貴重材料，降低生產(chǎn)成本；

4)不需找正，節(jié)約時間。由于定位孔采用就地加工，與編程原點高度重合，因此零件裝夾完成后，即可按程序放電切割，極大地節(jié)約了時間。

4 結(jié)語

采用傳統(tǒng)工藝加工，通過工件的內(nèi)外徑分中，每加工一個工件，需要保留足夠的加工余量，裝夾時都要打表找正，穿絲2次到開始加工，花費時間需要20～25 min，加工精度主要取決于操作工人的技術(shù)水平，加工質(zhì)量不穩(wěn)定。工藝改進(jìn)后，無須裝夾多次，省去找正過程，每加工一個工件無需穿絲，裝夾時間節(jié)約了2/3，工人勞動強度大大降低，加工精度取決于前一工序凸緣孔與凸緣外徑的同軸度，工藝穩(wěn)定的對稱度誤差≤0.04 mm，質(zhì)量穩(wěn)定性有了保證。

此外，利用此種工裝夾具還可對非凸緣零件的外形進(jìn)行加工,只需要根據(jù)工件內(nèi)孔尺寸再加工一根心軸，用于工件自身內(nèi)孔與支撐板定位，既能通過機(jī)床保證外形的精度要求，又能夠提高生產(chǎn)效率。

[1] 彭麗,慕東,肖人瑞,等.大直徑內(nèi)孔槽線切割專用工裝的改進(jìn)[J].機(jī)床與液壓,2011,39(6):40-41,57.

[2] 蔡曄敏.基于MasterCAM的槽輪數(shù)控機(jī)床加工[J].上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2009,23(3):213-215.

[3] 聶福全,巴新華,徐舸.數(shù)控電火花線切割在內(nèi)花鍵孔加工中的應(yīng)用[J].工程機(jī)械,2005(6):56-58,107.

[4] 方昭華.線切割加工卡尺尺框的工藝改進(jìn)[J].機(jī)械工程師,2014(3):155-156.

[5] 賴英姿,許齊鵬.電火花線切割加工中不同類型工件的裝夾方法[J].金屬加工(冷加工),2011(14):53-55.

[6] 趙引良.用線切割機(jī)床加工軸類零件的工裝設(shè)計[J].機(jī)械管理開發(fā),2007,97(S1):15-16.

Improvement of the Process for Discoid Parts with Flange by Using WEDM

WANGJi*，LIUPing

(School of State Mech-electric Training, Chengdu Technological University, Chengdu 611730, China)

Parts of grooved wheel are exemplified to improve the process of plate-shaped parts with rim for machining line cutters. Comparatively, conventional process requires multiple times of claiming, which results in accumulative errors and low alignment precision. Besides, it has some requirements for the remained amount of clamping. Thus, it is not only time-consuming and laborious, but also leads to low machining precision. Once the process is improved, the clamping can be completed for all at one time. Without the need for threading silk and aligning, the cutter independently guarantees the positioning and the machining precision. Furthermore, the process saves two-thirds of the time for clamping, so it greatly decreases labor intensity and increases work efficiency.

flange; discoid part; WEDM; grooved wheel

10.13542/j.cnki.51-1747/tn.2015.04.009

2015-07-13

王跡(1984— )，男(漢族)，四川西昌人，講師，碩士，研究方向：機(jī)電一體化，數(shù)控技術(shù)，通信作者郵箱：540739617@qq.com。 劉平(1955— )，男(漢族)，四川崇州人，高級工程師，研究方向：機(jī)械制造及其自動化。

TG484

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2095-5383(2015)04-0028-03