線切割加工直齒輪

摘 要：本文主要介紹了如何用新火花線切割機(jī)床加工直齒輪的具體方法以及與傳統(tǒng)的金屬切削加工直齒輪的優(yōu)缺點(diǎn)對比。采用多次切割加工的方式，提高表面光潔度，以滿足直齒輪的表面粗糙度需求；采用更加合理的裝夾方式，本文采用橋式支撐方式，先加工內(nèi)孔后加工外形的加工工藝安排，來解決同心度的問題。

關(guān)鍵詞：線切割加工齒輪；autocad；多次切割

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.025

1 研究背景

目前工程訓(xùn)練教學(xué)中的直齒輪加工多以插齒和銑齒為主要加工手段，其中銑齒屬于成形法，插齒屬于展成法。這兩種加工相比較展成法加工精度高，生產(chǎn)效率低，而且需要插齒機(jī)和相關(guān)配件，生產(chǎn)成本高。這兩種加工齒輪的方法都有一定的局限性，對于直齒輪內(nèi)徑和模數(shù)都有要求和需要相關(guān)配件，且加工鍵槽還需額外加工。因現(xiàn)在工程訓(xùn)練教學(xué)中的用的直齒輪數(shù)量少，模數(shù)多，種類多，如果僅用這兩種加工方式不能解決所有的問題，于是本人就想到了用線切割加工直齒輪的辦法來解決這個問題。

2 研究的目標(biāo)和方法

工程訓(xùn)練的目的是讓學(xué)生在實(shí)際操作的過程中理論聯(lián)系實(shí)際，讓學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)，用理論來推動實(shí)踐，用實(shí)踐來修正或補(bǔ)充理論。

因線切割加工直齒輪靈活，多變可加工任意模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪，對于工件的外形要求不高；還可以加工非圓的直齒輪。所以本文選擇線切割加工直齒輪。

3 研究的詳細(xì)過程及階段結(jié)果

問題一，直齒輪表面粗糙度。

齒輪分度圓上表面粗糙度代表齒面的粗糙程度，滾齒和刨齒的齒面粗糙程度一般在3.2um到1.6um之間，磨齒的齒面粗糙程度在1.6um以下。線切割加工直齒輪的時候可采用多次切割加工的方式，提高表面光潔度，完全滿足直齒輪的表面粗糙度需求。

解決辦法：促進(jìn)多次切割加工對線切割的運(yùn)用，剛開始，促進(jìn)對較大電流的使用，促進(jìn)粗加工的有利實(shí)行，然后，通過對小電流的運(yùn)用，促使精修加工的完成，這樣有助于促進(jìn)較好加工精度以及加工表面光滑度的上升。具體切割的次數(shù)根據(jù)工件、加工要求等來確定，一般進(jìn)行三次切割就行。

（1）高速穩(wěn)定切割作為第一次切割任務(wù)。1）脈沖參數(shù)：通過對高峰值電流的合理選擇，促使對較長脈寬規(guī)準(zhǔn)的運(yùn)用，有助于大電流切割的實(shí)行，從而促使其切割速度的提升。2）對第一次切割來說，其偏離量必須在0.05～0.06mm中，一旦其偏離量過大，就會對第二次切割速度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，一旦其偏離量過小，也很難促使第一次切割痕跡的合理消除。3）走絲方式：將高速走絲作為主要走絲方式，其基本速度在8～12m/s左右，和最大加工效率保持一致。

（2）精修是第二次切割的主要任務(wù)，有利于其加工尺寸精度的合理保持 。1）脈沖參數(shù)：中等規(guī)準(zhǔn)作，第二次切割后的粗糙度在1.4～1.7um之間。2）精修，切割偏離量f一般在0.01～0.015mm就行。3）走絲方式：低速走絲是其主要走絲方式，一般其速度在4～6m/s左右，而且需要限制進(jìn)給速度。

（3）拋磨修光在第三次切割任務(wù)中扮演著重要角色。1）脈沖參數(shù)：將最小脈寬作為主要修光原料，但是加工表面質(zhì)量會對其峰值電流的大小產(chǎn)生影響。2）對精修來說，其在電火花磨削中運(yùn)用甚廣，所以加工量較小，一般在0.003～0.005mm就行。3）走絲方式：其走絲方式相比于第二次，顯得更為低速，有1～3m/s的速度，而且促進(jìn)跟蹤進(jìn)給速度能保持合理范圍，有利于平穩(wěn)進(jìn)給。

（4）線徑補(bǔ)償：多次切割時的偏離量已考濾了放電間隙，故補(bǔ)償量僅為鉬絲半徑。

問題二，同心度問題。

同心度的問題是由于線切割的加工方式導(dǎo)致的，因?yàn)榫€切割不能一次性加工齒輪的外形和內(nèi)孔，需要有兩次切割，這就有可能導(dǎo)致內(nèi)孔和外形的同心度不高。

解決辦法：采用更加合理的裝夾方式，本文采用橋式支撐方式。采用先加工內(nèi)孔后加工外形的加工工藝安排，來解決同心度的問題。

4 工件裝夾方法

（1）懸臂支撐方式。有極強(qiáng)的通用性，便于裝夾。然而因?yàn)槠涔ぜ幱趩味藟壕o，另一端懸空的狀態(tài)，所以工件底部很難和工作臺保持平行一致，因此很容易出現(xiàn)上仰或傾斜現(xiàn)象，這就使得切割面和工件上下平面處于垂直度不夠的狀態(tài)，其精度也不統(tǒng)一。所以在要求較低和懸臂不高的情況下運(yùn)用甚廣。

（2）兩端支撐方式。其支撐具有穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，由于其具有高平面定位精度，所以工件底面和切割面處于垂直良好狀態(tài)，但是其在較小零件上運(yùn)用較少。

（3）橋式支撐方式。在雙端夾中促使對兩塊支撐墊鐵架的運(yùn)用。其具有很強(qiáng)的通用性，便于裝夾，無論那種工件，都能實(shí)行裝夾。

（4）板式支撐方式裝夾。對這種方式來說，其將常用工件形狀以及尺寸作為主要運(yùn)用原材料，通過對有通孔支撐板裝夾工件的合理運(yùn)用，有助于其裝夾精度的提高，但其通用性相對較弱。

（5）復(fù)式支撐方式裝夾。促進(jìn)橋式夾具和專用夾具的有效統(tǒng)一。其在裝夾上方便具體，在成批零件加工上運(yùn)用甚廣，有助于工件的節(jié)省和電極絲相對位置的合理保持，更有助于工件加工一致性的形成。

5 結(jié)論

最初的線切割加工直齒輪的想法來自于光伏發(fā)電系統(tǒng)中某些非常規(guī)的直齒輪零件，這些直齒輪用傳統(tǒng)的金屬切削加工很難切削出來，因?yàn)檫@些直齒輪屬于模數(shù)小，齒數(shù)多，且不屬于常見的直齒輪。剛剛好本人在教線切割加工，就萌發(fā)了用線切割加工直齒輪的想法。

線切割加工直齒輪是可以很好的解決金屬切削加工齒輪面臨的問題，加工時間短，模數(shù)種類多，而且可以加工異形齒輪。

線切割加工直齒輪優(yōu)點(diǎn)是加工不接觸工件，對于工件的軟硬程度沒有要求，缺點(diǎn)是只能加工導(dǎo)電的材料，對于工件的材質(zhì)有要求。

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作者簡介：王宇（1984-），男，山西臨汾人，本科，初級，研究方向：數(shù)控制造。