采用接刀方法线切割加工大长度齿条刀具

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线切割加工是制造齿条刀具的关键工序，齿条刀具的全部齿形参数———齿距、齿厚、全齿高、螺旋角、后角、齿形角等均通过该工序一次成形。由于我厂所用CHARMILLES 290型线切割机床的行程限制，只能加工长度≤350mm 的齿条刀具，而用户订货的齿条刀具最大长度达480mm，为了利用现有设备加工出超行程的大长度齿条刀具，只能采用接刀方法进行加工。接刀加工是将一把齿条刀具分为两段分别加工。线切割机床的上、下喷嘴是按程序编制的加工轨迹移动，喷嘴周围有较大空间，因此可根据程序的加工方向将齿条刀具的一端固定在加工行程内，另一端置于喷嘴旁的空隙处(见图1a)，当加工完刀具的L₁段后，松开夹具，将工件在夹具定位面中沿X 轴方向斜向移动，使刀具的L₂段完全进入可加工范围内(见图1b)并夹持紧固，然后通过测量已加工出的基准面找出第二段加工程序的起割点，通过执行第二段加工程序，即可完成整把齿条刀具的线切割加工。

要在实际加工中实现上述加工原理，必须解决以下问题：

L₁段位置的确定。为了确定L₁段的安全位置，必须在线切割机床上进行模拟运行。在喷嘴与工件不发生碰撞的前提下，应尽可能降低上喷嘴的高度；此外，在编程时应使两段加工程序的中断点位于齿根中点位置(如图2所示)，以避免在关键尺寸表面留下接刀痕迹，两段加工程序之间应有部分重合区域(～0.3mm)，以避免形成接刀筋。

图2 两段加工程序的交接点

图3 以已加工齿侧面作为测量基准
基准面的测量。理论上，通过准确测量已加工的基准面A和B(见图2)，即可获得第2段加工程序在X、Y轴方向的起割点。但在实际加工中，由于加工齿形面两侧时为X、Y轴同时运动，而加工A面时只有Y轴运动，因此难以保证A面的加工质量；同时因上、下喷嘴距离较大，电极切割丝的张力在精加工时不易达到要求，可能造成A面加工尺寸不稳定，从而导致较大的基准面测量误差，影响第2段加工程序起割点的确定。此外，在重修超差工件时，由于A面在执行第2段加工程序后已被切掉，故无法再作为基准面。在加工实践中发现，如以第1段程序加工出的前一齿侧面作为测量基准效果更好(如图3所示)，由于该面也是设计基准面，如将其作为测量基准面，则可保证基准重合。由于第2段加工程序是以第1段加工程序的加工面作为参考基准，因此即使存在加工误差，也可保持误差方向的一致性，减小加工误差的影响。但在计算移动距离时，则应考虑电极切割丝与该基准面非垂直接触引起的测量误差，应将距离换算为X轴方向后再移动至起割点。通过变换基准面，可进一步提高测量精度和加工精度，并可对重修工件进行二次加工；通过测量齿距、齿厚值并根据实测值进行换算，可在加工过程中判断齿条刀具是否合格，若发现问题，可随时调整加工位置和加工尺寸(如将刀具卸下后进行检测，则很难保证刀具重新装夹后的加工精度)。
工件的夹持。由于被加工齿条刀具的长度较大，且加工时为部分夹持，夹紧方向随螺旋角的不同而变化，与水平面不垂直，因此对夹具的刚性要求较高；同时，工件移动时应保持方向不变，因此对夹具定位精度的要求也较高。在实际加工中，工件移动后需用百分表检测相邻三齿的齿顶及铅垂面的位置变化，并调整工件位置以符合安装精度要求，然后再用电极切割丝进行测量以确定起割位置。采用接刀工艺方法可降低大尺寸齿条刀具的加工难度，拓展线切割机床的有效加工范围。此外，由于可在机判定除非圆曲线外的工件的加工合格性，因此不必卸下工件进行检测，避免了需要进行误差修复加工时在机床上重新装夹定位难以完全复位的困难。

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