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线切割加工特形插齿刀之双孔法浅析阅读次数 [189] 发布时间 :2017-07-27 11:10:37
在普通进口线切割机床上切割加工特形插齿刀时,由于工件的装夹位置只能选取在其工艺外圆上,因此不能通过一次走刀完成切割(否则工件会掉落,无法进行精加工),通常只能采用两段切割程序分别加工,即用第一段程序先切割出一半(或大部分)圆周,然后将胶水涂在薄铜片上插入切开的缝隙中,粘住已加工部位,然后用第二段程序完成剩余部分的切割加工。由于刀具有后角,因此必须采用上下异形加工方式进行切割,从而使加工过程更为复杂。用上述方法进行加工时,存在以下缺陷:
  ①由于必须等第一段程序加工出的工件冷却后才能加工其余部分,造成加工间隔时间较长,两部分工件受热情况不同,变形不一致,导致较大的圆度误差;


  ②加工第二段工件的最后连接部分时,在断开的瞬间会产生微小位移(因胶粘效果及铜片与切割缝隙存在间隔,该位移不易消除),造成外圆径向跳动误差;


  ③进口线中走丝线切割机床加工时采用蒸馏水冷却,不具防锈功能。由于前后两部分切割表面完成的间隔时间较长(约34小时),先加工完的切割表面在加工后面部分时已开始氧化、生锈,导致最后获得的两部分切割表面光洁程度不一致,为解决这一问题,不得不增加水喷砂处理或研磨抛光工序;


  ④加工完后需将表面的胶水清理掉,为保证粘结牢固,就必须使用较多胶水,而这又会增加清理难度,若清理不干净将影响产品外观。为解决上述问题,我们提出采用双孔法工艺切割加工图1所示特形插齿刀,取得了较好效果。双孔法工艺就是在原穿丝孔旁再增加一个过渡孔,加工原理(为显示清楚,图中只绘出一个截面齿形)。首先用CAD/CAM系统软件生成两个切割完整插齿刀的程序1和2(程序1沿逆时针方向切割,程序2沿顺时针方向切割),然后用文本编辑软件打开这两个程序文件作如下修改:选取程序1的前一半,将起割点定在穿丝孔中心,电极丝由A点进入,沿工件齿形逆时针切割至B点(增加G42指令使刀具向右偏置),在B点增加暂停指令代码M00,剪断电极丝;然后用快速移动指令代码G00使喷嘴移动到过渡孔中心停下等待,并增加G42指令取消刀具偏置,在过渡孔位置改变偏置方向(用G41指令代码使刀具向左偏置);然后将程序1的后部分内容全部删除,并将程序2的前部分内容拼接在后面,去掉前面几段代码,改为电极丝由过渡孔到D点进入,沿工件齿形顺时针切割至C点等待,用M00指令代码暂停移动后,剪断电极丝;然后执行G40指令代码取消偏置,增加G00指令代码使喷嘴快速返回起割点(穿丝孔中心),并删除程序2后面部分内容。以上即为需要执行的第一段加工程序,它可完成绝大部分工作面的加工量。根据工件精度要求,一般可采用四次切割工艺以保证获得较好的尺寸精度及表面质量。


  第二段、第三段加工程序可分别完成A点到D点、B点到C点之间的齿形切割,除起割点均选定为穿丝孔中心外,其进入点和切出点需稍向外延,并根据不同的电极丝直径选取不同的过切量,以保证齿面上不残留条筋。由于在上下异形加工程序中,所有曲线均采用直线段近似代替,因此每一段指令之间的切割距离很小,从而使程序量增大,为此,选取进入点和切出点时,可在打开的程序中找出A、B、C、D四点附近的指令段重组程序即可。如图2所示,在完成第一段程序的切割加工后,A、B、C、D四点形成的两处连接部分并未断开,这四点均靠近齿根位置,A点到D点、B点到C点的距离均约为2mm(因工件大小不同而稍有差异),足以保持中间部分不会掉落。完成第一段加工程序后,用前述胶粘方法使工件与外圆部分保持固定(使用少量胶水即可),同时利用几块强力磁铁增加连接稳定性。然后在穿丝孔中心位置继续执行第二段和第三段加工程序,由于后两段程序行程很短,只需十几分钟即可完成。


  采用双孔法切割加工特形插齿刀具有以下优点:


  ①由于近99%的切割行程在同一段加工程序中完成,加工过程中工件不会因断开而产生位移(经测试,工件加工后的中心点漂移量由0.01~0.03mm减小为0.004~0.01mm),因此可使工件的圆度误差和径向跳动显著减小;


  ②由于工件各处的加工间隔均匀,受热情况和冷却时间基本一致,因此热变形影响很小;


  ③由于从第一段程序执行完毕到全部加工程序结束,其时间间隔不到半小时,因此可保证齿形表面光洁度的一致性,无须增加其它后续处理工序;


  ④由不同人员操作时加工效果变化不大,易于保证加工精度的一致性;


  ⑤对胶粘位置的处理相对容易。双孔法加工工艺对于其它圆形凸模类零件(或不能一次完成切割的零件)的线切割加工也具有一定参考价值。