硬質(zhì)合金軸套類零件鍵槽導(dǎo)向角加工優(yōu)化

時(shí)世榮 朱春茂

摘 要：針對(duì)硬質(zhì)合金軸套類零件鍵槽導(dǎo)向角在電脈沖加工時(shí)存在工件找正困難，電極定位不準(zhǔn)確等缺陷，設(shè)計(jì)制作新的定位系統(tǒng)、電極、電極夾持系統(tǒng)，解決了加工過程中存在的問題，優(yōu)化了硬質(zhì)合金軸套類零件鍵槽導(dǎo)向角的加工工藝，有效的提升了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：硬質(zhì)合金；導(dǎo)向角；找正；加工；優(yōu)化

1 引言

硬質(zhì)合金軸套系列產(chǎn)品，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優(yōu)異性能，使用壽命長，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生產(chǎn)制造業(yè)中。特別是在一些工作環(huán)境極端惡劣的情況下，硬質(zhì)合金軸套系列產(chǎn)品的使用更為廣泛，比如石油天然氣、汽車船舶、鋼鐵礦山等規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。硬質(zhì)合金軸套良好的使用性能和持久的使用壽命是提高工業(yè)生產(chǎn)效率的有效表現(xiàn)形式。因此，制造出合格的硬質(zhì)合金軸套系列產(chǎn)品就顯得尤為重要。尤其是尺寸精度要求高的精密石油機(jī)械合金軸套，其生產(chǎn)加工作業(yè)需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に嚺浜弦蟆Ｔ谟操|(zhì)合金軸套類零件加工過程中，鍵槽導(dǎo)向角的加工是關(guān)鍵工序。硬質(zhì)合金軸套類零件鍵槽導(dǎo)向角一般采用電脈沖加工成型，其尺寸的一致性是精密合金軸套零件配合的關(guān)鍵因素。

硬質(zhì)合金軸套類零件導(dǎo)向角加工的關(guān)鍵因素在于被加工件的定位、找正以及加工電極的裝夾和使用。傳統(tǒng)的加工方式因人為因素造成工件定位不一致，找正時(shí)間長，被加工件的導(dǎo)向角一致性差，加工效率低。針對(duì)這一情況，本文通過對(duì)合金軸套類零件鍵槽導(dǎo)向角的加工過程進(jìn)行分析，重新設(shè)計(jì)制作了新的工件定位系統(tǒng)和電極夾持系統(tǒng)，同時(shí)優(yōu)化了電極的設(shè)計(jì)和加工，有效的解決了導(dǎo)向角尺寸不一致，加工效率低等問題。新的電極制作工藝簡單，加工成本大幅下降，滿足了硬質(zhì)合金軸套類零件導(dǎo)向角大批量加工的需要，保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

2 傳統(tǒng)加工方式分析

硬質(zhì)合金軸套類零件外形無加工基準(zhǔn)，傳統(tǒng)加工方式通過操作者目測鍵槽位置進(jìn)行找正，采用平口鉗夾裝；銅電極選用棒材車削后銑方，銑導(dǎo)向角，采用彈簧夾頭裝夾銅電極，利用電極導(dǎo)向角與硬質(zhì)合金軸套類零件上的鍵槽的相對(duì)匹配性確定電極位置。其缺陷在于：

①由于裝夾時(shí)需用百分表將方形電極找平，找正時(shí)間長，加工效率不高；

②由于電極平面小，只有6mm寬，找正精度不夠，加工的產(chǎn)品一致性不好；

③產(chǎn)品定位靠操作員與銅電極匹配確定，其匹配精度不能量化，不利于大批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制；

④電極無法重復(fù)使用，經(jīng)濟(jì)性差。

3 優(yōu)化后的加工方式

鑒于傳統(tǒng)加工存在的諸多不便，首先從工件的自動(dòng)定位上尋求突破點(diǎn)，重新設(shè)計(jì)工件定位系統(tǒng)。硬質(zhì)合金軸套類零件在加工導(dǎo)向角前的鍵槽已由線切割加工成型，尺寸和形位公差均達(dá)到了用于作為定位基準(zhǔn)的要求，按此特點(diǎn)設(shè)計(jì)專用定位工裝，其外圓及凸鍵尺寸均按與被加工件配合間隙在0.02-0.04mm加工控制，如此便可保證被加工件的定位中心和鍵槽方向性。將專用工裝直接吸附在永磁磁臺(tái)上，以直邊找平，再將被加工件裝配好，即完成了快速裝夾和自定位。

其次，根據(jù)導(dǎo)向角的加工特點(diǎn)，優(yōu)化加工導(dǎo)向角所使用的電極形狀。在軸套鍵槽導(dǎo)向角加工過程中，工作部位為銅電極的一個(gè)直面和兩個(gè)角度面。根據(jù)此特點(diǎn)，重新優(yōu)化設(shè)計(jì)電極結(jié)構(gòu)，將電極設(shè)計(jì)成塊狀。新的電極結(jié)構(gòu)可左右端兩次使用，且當(dāng)電極使用消耗以后可利用快走絲線切割切除損耗的局部區(qū)域，剩余部分可繼續(xù)使用，直至該層的角度電極消耗完畢，再通過磨削加工端面及角度面后重復(fù)使用，電極材料的利用率得到了極大的提升，降低了電極成本。塊狀電極為長方形或方形。長方形或方形的片狀電極加工簡單，定位方便。

然后，根據(jù)新的塊狀電極機(jī)構(gòu)，并結(jié)合目前我單位配備的3R系統(tǒng)夾具，設(shè)計(jì)和制作了特殊電極夾持系統(tǒng)。電極定位模塊通過固定螺釘將電極貼平于工裝主體的基準(zhǔn)面，確保電極在水平方向固定；通過側(cè)塊和緊固螺釘將電極固定于工裝主體上，確保電極在垂直方向上固定，這樣就完成了電極的準(zhǔn)確定位。電極夾持工裝的工裝主體固連于3R夾具基準(zhǔn)系統(tǒng)的基準(zhǔn)元件上，使電極的加工基準(zhǔn)和使用基準(zhǔn)一致，解決了電極的快速更換和自定位問題，提高了電極對(duì)工件的加工效率。

4 不同加工方式的加工效率對(duì)比

針對(duì)不同加工方式進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明改進(jìn)后的加工方式具有明顯優(yōu)勢，具有良好的推廣前景。

（1）生產(chǎn)合格率對(duì)比

同一操作員利用上述不同加工方式各加工了200件產(chǎn)品，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析。分析結(jié)果顯示改進(jìn)后的加工方案明顯提升了硬質(zhì)合金軸套類零件導(dǎo)向角一次合格率（見表1）。

（2）加工效率對(duì)比

對(duì)同一操作員利用上述不同加工方式進(jìn)行加工的班產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使用傳統(tǒng)加工方式的班產(chǎn)量為37件，使用優(yōu)化后的加工方式的班產(chǎn)量為53件。新的加工方式明顯提升了硬質(zhì)合金軸套類零件導(dǎo)向角的加工效率，滿足了硬質(zhì)合金軸套類零件導(dǎo)向角大批量加工的需要。

5 結(jié)語

針對(duì)傳統(tǒng)加工方式存在的缺陷，通過對(duì)被加工件定位系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)制作，解決了產(chǎn)品的重復(fù)定位問題；更改電極為塊狀，塊狀電極加工簡單，僅需平面磨及多用磨就能完成電極的加工，大大提高了電極對(duì)工件的加工效率，同時(shí)使用后的電極經(jīng)修復(fù)可重復(fù)使用，提高了電極材料的利用率，降低了電極加工成本。重新設(shè)計(jì)制作了電極夾持系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電極快速更換和自定位的功能，有效的解決了電極的快速更換和自定位問題。

通過對(duì)工件定位系統(tǒng)、電極、電極夾持系統(tǒng)三個(gè)方面的改進(jìn)，使得硬質(zhì)合金軸套類零件鍵槽導(dǎo)向角的加工尺寸一致性得到大幅改善，加工效率明顯提升。優(yōu)化后的加工方式滿足硬質(zhì)合金軸套類零件鍵槽導(dǎo)向角大批量加工的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周盛安.硬質(zhì)合金制造工藝學(xué)[M]，自貢：自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司，2005：15-25

[2] 詹建新. 3R電極工裝夾具的結(jié)構(gòu)[J]. 模具制造，2013，（006）：2-3

[3] 詹建新.簡易工裝夾具在加工電極中的應(yīng)用[J]. 模具制造，2013，（002）：1-3

[4] 張志忠 申東霞. 鍵槽對(duì)稱度的檢測及相關(guān)問題[J]. 計(jì)量技術(shù)，2002，（009）：1-2。