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| 沈阳第一机床厂小模数渐开线环规的线切割加工 | | 发布者：admin 日期：2012-6-15 点击：364 | | | 沈阳第一机床厂我厂在进口线切割机床上采用φ0．25mm的沈阳第一机床厂电极丝加工m1．0～0．5的小模数渐开线环规及小内径三角花键环规时，一直存在以下工艺难点：
(1)为保证环规成品的表面质量，线切割时需预留一定余量，然后用与环规齿形有一定间隙的外齿形芯轴进行研磨。为避免研磨时在齿顶产生干涉，一般需在齿顶切出沉割槽。在加工m1．0以上的渐开线环规时，由于齿顶宽度足够，可以在两尖角上切出两个圆弧沉割(见图1a)，圆弧直径比电极丝直径略大即可。但对于小模数环规，由于齿顶很窄(0．20～0．40mm)，不可能切出两个沉割，只能改沈阳第一机床厂用图1b所示方式切割。在实际加工中，由于环规精度要求很高，需要采用3遍以上的切割工艺(如E2、E7、E10或E2、E7、E7、E10)。但是，当编好程序在机床上执行绘图指令时，从机床显示屏上看到，程序往往不按设计路线绘图，而是绘出如图1c及图1d所示的加工路径。当加工m0．5的环规时，甚至只切割1遍也不能按设计路线绘图。图1 (2)在加工m0．75或m1．0的环规时，为减少总偏置量，可以采用二次合成的方法，即按原程序ISO文件生成切割程序1及程序2，程序1工艺采用E2、E7，程序2工艺采用E7、E10，首先执行程序1，在切完第1遍沈阳第一机床厂即E2后，立刻停止，取消程序1的执行，然后在同一起割点执行程序2。但是，采用这种方法切出的沉割槽宽度约为0．5～0．6mm(见图2)，由于齿顶变宽，齿形有效长度缩短，对环规使用时的准确性有一定影响。图2 若用较细电极丝(如φ0.15mm或φ0.10mm)加工，则以上两种情况可有所改善，但细直径电极丝加工速度较慢，在加工状态不好(如材料较厚)时容易断丝，不但增大加工成本，而且更换相当麻烦(需重新调整机床)。加之我厂现有设沈阳第一机床厂备使用的是φ0．25mm电极丝，如另购细电极丝配套设备，需投资4万元左右。
我们经过多次试验，终于在原有设备基础上解决了以上两个问题。经分析，产生问题(1)的原因主要是编程时CAD系统绘制渐开线是采用分段圆弧代替，分段数越多，则理论误差越小。我们采用的编程系统齿形分段数可设置为0、1、2、3…等，对应的分段数为2、4、6、8、16…等，为保证加工精度，我们通常设置为1或2，而对于小模数环规，如分段数过多，则每段圆弧长度很短(比电极丝直径短得多)，而相邻圆弧段的曲率中心却相距较远，这样，在执行程序时，当前一段圆弧指令执行完后，电极丝所在位置已在沈阳第一机床厂下一段圆弧的中间某处，因此，从该处执行完第二段圆弧指令后，计算机系统以为该指令未完，而继续划圆，从而绘成了一个整圆，然后执行第三段圆弧指令，最后就绘出了图1c所示的“毛线团”形状。实际上，由于分段数最小可设置为0，即单边齿形只由两段圆弧组成，而对于小模数环规，当分段数为0时其理论误差已小于0．001mm，因此不必设置更多分段数来提高理论精度。通过改变分段数设置后，图1c的情况不再发生。图1d的情况原理沈阳第一机床厂相同，因为在确定齿形参数时外径须预先给定，所以按图1b方式确定沉割时，沉割顶也为一段很短的圆弧，其直径与外径相同，由于圆弧长度太短，不够数遍放电的总偏置量，因此在执行完这一圆弧指令后，计算机系统也认为指令未完而继续绘出一个整圆，由于其直径等于外径且圆心重合，所以形成了绘一个齿则绘一遍外径这样一条“加工路径”，最后的切割结果无疑是一个直径等于外径的圆孔(实际上由于多次加工同一表面，该孔直径应比外径略大)。确定原因后，在绘图时可先绘一齿，然后把沉割顶部圆弧(即相当于外径的一段圆弧)删掉，改用直线连接沈阳第一机床厂两个端点即可。经这样处理后，以前在加工m1．0环规时可能出现的路径混乱情况得到了解决，即使在加工m0．5环规时也不会出现上述问题。
对于问题(2)，即沉割宽度远大于设计尺寸，使齿形有效长度缩短，通过在机床显示屏上绘图，发现齿顶沉割的切割路径是交叉完成的，如图3所示。图3 在切左边的沉割时，由于总偏置量较大，电极丝只能走到右边进行切割，而切右边沉割时电极丝又只能走到左边切割，这样一来，由于在左、右位置均超出了沉割槽的范围，再加上放电量，就使切出的沉割槽变大了。不过，由于结果可通过机床显示屏绘图显示出来，即只要发现沉割槽处出现交叉线，即要确定加工出的沉割必然大。对此，可采用如下方法解决：首沈阳第一机床厂先绘制两个齿形参数相同的图形，但沉割不一样，其中一个沉割宽度定为0．36mm左右，另一个则为0.28～0.30mm，绘制好后分别命名并生成ISO程序，在机床上将第一个程序按E3工艺生成切割文件(因E3比E2放电量略小，但加工质量稳定)，把第二个程序按E7、E10工艺生成切割文件。切割前，先执行第一个切割程序，但应预先把用户参数(USERPARAMETERS)中的CLE值由0改为0．03，这是为了在齿形上留出下一个程序的切割量，同沈阳第一机床厂时沉割的实际切割尺寸也变小(约0．30mm)，然后在机床显示屏上可以看到，绘出的沉割几乎变成了一条直线，即切入和切出路径几乎相同(见图4)，这样就可以获得用φ0．25mm电极丝加工的最小沉割了。在切完第一个程序后，应立即把用户参数中的CLE值改回为0，然后执行第二个程序。第二个程序在绘图时虽然沉割处仍为交叉线，但由于E7及E10工艺为精加工，放电量很小，因此对第一个程序加工好的沉割不会有什么影响，只是把齿形上的沈阳第一机床厂留量切割完。图4 我们采用上述方法分别加工了几个m0．75和m0．5的渐开线环规及小内径三角花键环规，经测量，沉割槽宽度在0．28～0．32之间，仅相当于原方法加工的一半(某些环规的设计齿顶宽度可小到0．20mm，但由于设计时即加大了齿形有效长度，因此这样的沉割量并不影响使用要求)，且齿形精度及等分误差均符合要求，而且由于加工沉割时切入及切出几乎为同一路径，所以加工时间缩短很多。需要注意的是，执行切割前沈阳第一机床厂应把用户参数中的COE设置成1，使之允许带错运行，否则在加工和绘图时，机床会多次显示“E103：Reversed line x…”并停机，这并非程序或操作错误，而是由于图形太小，使得某些编程路沈阳第一机床厂径的线段在偏移后反向。把COE设置为1后可继续加工，并不影响精度要求。 | | | | [返回] [打印] |
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