用CAXA线切割V2加工内花键

随着中国制造业的不断发展,电火花线切割(以下简称线切割)在制造业中的应用也越来越广泛。线切割可以切割高硬度的导电材料,随着数控技术的发展,线切割可以快捷地切割出具有复杂形状的零件,它特别适用于新产品的研制,可以大大节约工装费用,缩短新产品研制周期。但线切割加工存在一个与生俱来的问题,那就是线切割后的零件表面上,遗留着火花放电时被熔化又凝固了的金属层即熔化层。熔化层与零件原基体金属比较,硬度降低,有的表面还有微裂纹。微裂纹对所加工零件的疲劳强度有不利的影响,这对绝大多数普通产品来说没有任何影响,但对一些重要行业如航空制造业,必须考虑其影响。渐开线花键(以下简称花键)是航空附件的重要联接件,航空附件产品小模数花键特别多,在小模数花键中,小模数内花键的加工又比较困难。传统的小模数内花键的加工方法一般是插花键或拉花键,由于模数小、产品内腔小,花键插刀和花键拉刀均比较细,刚性太差,加工困难,很多刀具几乎无法制造。而对于硬度高于HRC38以上的产品,花键拉刀和花键插刀均无法加工,只好选用线切割来进行加工。对于这些重要零件,线切割后必须清除零件表面的熔化层。本文首先简要介绍用CAXA线切割V2软件加工内花键的过程,然后介绍清除线切割后零件表面熔化层的一种装置。

一、用CAXA线切割V2软件加工内花键

在使用CAXA线切割V2软件之前,在线切割加工中我们一般用手工编程,对于花键类零件,我们还专门用Basic语言编写了一个程序来计算零件轨迹,此种方法使用起来相当繁琐,不同形状的零件要编写不同的程序。在使用CAXA线切割V2软件后,情况得到了彻底改变,CAXA可以非常方便地绘制出零件的加工轨迹,并生成线切割加工程序。下面以节距P=40(即模数m=25.4/40=0.635)、齿数Z=29、压力角＝30°的花键为例,来说明其加工过程。

首先启动CAXA线切割V2软件,点击“绘制”菜单,选择“高级曲线”,选“绘制花键”,就可以看到绘制花键的对话框。在对话框填上零件参数,如图1所示。点击“下一步”,出现图2对话框,再填上零件的其他参数后点击“完成”,即得到所要求的内花键图形。

图1齿形参数填写对话框

图2其他参数填写对话框

内花键轨迹生成后,通过“轨迹生成”、“跳步设置”等一系列操作,CAXA线切割软件可生成3B代码程序。将3B代码程序输入线切割机,即可进行产品的加工,限于篇幅相关细节不再详述。

CAXA线切割V2软件除了具有绘制直线、圆、齿轮等曲线,实现线条剪切、过渡圆角、平移、复制、尺寸标注等功能外,还能根据需要绘制公式曲线。此功能特别实用,据此可绘制出能给定公式的所有曲线,绘制出的曲线与其他直线或圆弧经一系列编辑,可得到用户所需要的轨迹。公式曲线的界面如图3所示。在生产实际中,我们常常碰到一些非标准的花键,就可用此功能绘制出线切割轨迹来。

图3公式曲线对话框

二、线切割加工表面熔化层的清除

线切割加工表面熔化层的深度一般为0.015～0.04mm,为减少熔化层深度,可选择较小的切削速度、较小的加工电流和较小的脉冲宽度。但不管熔化层的深度多么小,总是存在于零件表面。有关手册中曾推荐用研磨法清除线切割加工表面的熔化层,这种方法对于一些简单的表面如平面、内孔研磨起来是比较方便的,但对内花键这种型面进行研磨就比较困难了。

通过对内花键特点的分析,我们选定啮合研磨法来清除熔化层,即用一个同样参数的铸铁外花键,通过内外花键的啮合,加上一个轴向运动,研去内花键表面的熔化层。下面具体说明其加工过程。

如图4所示,此研磨过程使用的机床为普通车床,研磨装置安装在车床的刀架上,铸铁花键心轴夹持在研磨装置上。车头带动产品旋转,产品的内花键带动铸铁花键心轴旋转。在研磨装置中有一个端面凸轮,在外花键开始旋转时,端面凸轮不断将铸铁花键心轴向被研磨零件内部推进,同时,研磨装置上有一和花键心轴相联接的弹簧不断被拉伸,过了一定行程,到达凸轮最高点,铸铁花键心轴在弹簧的作用下开始从里向外运动,到达凸轮的最低点,从而完成一个行程。在研磨过程中,操作者在花键心轴运动过程中,不时地加入新鲜研磨膏,每个产品的加工时间由熔化层的深度、研磨膏的粗细等因素确定,一般通过试加工方法获得。

图4内花键研磨装置示意图

图5研磨装置中的凸轮图

通过以上装置,较好地实现了内花键表面的研磨。此方法设备简单,操作方便,成本也很低,解决了生成中的一个实际问题,同时拓宽了电火花线切割的加工范围。

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