一種非常規(guī)漸開線齒形花鍵的加工

王曉梅，程曉宇，樊百虎

(陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安710302)

花鍵連接具有定心精度高、運(yùn)動安全可靠、可傳遞圓周運(yùn)動和扭矩等特點(diǎn)。為保證連接的準(zhǔn)確性、可靠性，該類零件被廣泛應(yīng)用于航空產(chǎn)品中。

傳統(tǒng)的漸開線花鍵齒形加工方法有兩種:外花鍵齒形采用滾切加工;內(nèi)花鍵齒形采用拉削加工。這兩種加工方法需專用機(jī)床，并應(yīng)制作專用滾刀和專用拉刀，生產(chǎn)周期長、費(fèi)用高，適合大批量生產(chǎn)。

文中所述的花鍵零件具有以下特點(diǎn):零件批量少、品種多;導(dǎo)齒位置精度要求高;部分零件的花鍵齒形在圓弧上(不在整圓上)或盲孔圓上。這樣的花鍵齒形采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法難以完成。為解決上述加工難題，采用線切割、電加工的方法來完成花鍵類零件加工。根據(jù)各零件特點(diǎn)，分別采用以下方法:

(1)對內(nèi)花鍵盲孔類零件采用電火花機(jī)加工;

(2)對內(nèi)花鍵通孔類零件采用線切割機(jī)加工;

(3)對外花鍵類零件應(yīng)首先采用線切割機(jī)加工;

(4)對外花鍵類零件中不能采用線切割機(jī)加工方法加工的可采用電火花機(jī)加工。

1 加工方法

電火花、線切割加工是依靠工件與電極間火花放電的腐蝕作用來加工零件。

花鍵的配合精度主要由配合間隙決定。間隙過大，連接強(qiáng)度低，定心精度差，不能滿足使用要求;間隙過小，無法裝配。由于花鍵參數(shù)抽象，計(jì)量檢測困難，所以間隙的控制成為加工的難點(diǎn)。

1.1 精度控制方法

為控制花鍵形狀及零件的配合間隙，在加工的過程中，依托先進(jìn)的CAXA線切割軟件進(jìn)行編程，同時(shí)采用慢走絲線切割機(jī)進(jìn)行零件或電極的加工。具體方法如下:

第一步:啟動CAXA線切割軟件，在主菜單中選擇“繪圖”，然后在下拉菜單中選擇“高級曲線”，“花鍵”，出現(xiàn)相應(yīng)界面，見圖1。

圖1 啟動CAXA線切割軟件

第二步:進(jìn)入花鍵設(shè)計(jì)對話框后，填寫各參數(shù)，見圖2。

圖2 花鍵設(shè)計(jì)參數(shù)

第三步:各參數(shù)填寫完成后，點(diǎn)擊“下一步”，出現(xiàn)齒形預(yù)顯對話框，見圖3。

圖3 齒形預(yù)顯

第四步:點(diǎn)擊“完成”，出現(xiàn)花鍵外形界面，見圖4。

圖4 花鍵外形界面

第五步:在主菜單中選擇“線切割”，然后在下拉菜單中選擇“軌跡生成”，出現(xiàn)“線切割軌跡生成表”，見圖5。

圖5 線切割軌跡生成表

第六步:根據(jù)鉬絲直徑給出軌跡偏移量，點(diǎn)擊“確定”，進(jìn)入“外齒”和“內(nèi)齒”選擇界面(如需切外齒，點(diǎn)擊外形;如需切內(nèi)齒齒形，點(diǎn)擊內(nèi)形)，見圖6。

圖6 “外齒”和“內(nèi)齒”選擇

第七步:選擇完成后，進(jìn)入“拾取輪廓”及“選擇穿絲點(diǎn)”界面，見圖7。

圖7 “拾取輪廓”及“選擇穿絲點(diǎn)”界面

第八步:選擇完成后，在主界面上點(diǎn)擊“線切割”，然后在下拉菜單中選擇“生成3B代碼”后，即可生成齒形加工程序，見圖8。

圖8 齒形加工程序

將程序編制完成后即可在慢走絲線切割機(jī)床上進(jìn)行花鍵齒形的切割。

電極的制作可采用同樣的方法。但在編程填寫“輪廓偏移量”(第五步)時(shí)應(yīng)留相應(yīng)的放電間隙值，以保證零件的最終尺寸。

1.2 花鍵齒形位置控制方法

對齒形位置有要求或齒形在圓弧上的零件，設(shè)計(jì)電極時(shí)應(yīng)在電極上增加基準(zhǔn)面，明確導(dǎo)齒位置，以保證電打后的花鍵齒形的位置要求。如圖9所示。

圖9 花鍵齒形位置控制

前期少量生產(chǎn)所加工的零件尺寸符合圖紙要求，并已通過驗(yàn)收和裝配。

1.3 加工工藝的關(guān)鍵技術(shù)

(1)電極的制作

在設(shè)計(jì)電極時(shí)，為保證齒形的導(dǎo)齒位置，電極必須有可靠的定位基準(zhǔn)面，以便電打時(shí)托表找正。電極采用慢走絲線切割機(jī)加工，在操作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制各參數(shù)，以保證電極的尺寸精度和表面光潔度。

(2)電火花操作

電火花機(jī)各軸采用高精度直線滾動導(dǎo)軌，x、y坐標(biāo)采用光學(xué)讀數(shù)頭顯示，以精確控制加工軌跡。為提高加工質(zhì)量，應(yīng)最好采用全部為數(shù)字控制、精度高、定位準(zhǔn)確的進(jìn)口電火花機(jī)。電打時(shí)，采用精規(guī)準(zhǔn)加工，脈寬較小，峰值電流低，加工表面光潔度高，電打輪廓清晰，尺寸精度高。

2 結(jié)束語

提出了與傳統(tǒng)方式相區(qū)別的電加工方法，該加工方法工藝設(shè)計(jì)合理，零件精度可完全達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求，并且成本低，經(jīng)濟(jì)效益好，該項(xiàng)目的研制成功，解決了非常規(guī)漸開線花鍵的加工難題。

【1】王先逵.機(jī)械加工工藝手冊(第三卷)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007:10－196.

【2】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.

【3】唐秀蘭，唐瓊英.淺談CAXA線切割軟件編程的方法與技巧[J].機(jī)電工程技術(shù)，2009，38(4):35－36.