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| 沈陽第一機床廠小模數漸開線環規的線切割加工 | | 發布者：admin 日期：2012/6/15 點擊：373 | | | 沈陽第一機床廠我廠在進口線切割機床上采用φ0．25mm的沈陽第一機床廠電極絲加工m1．0～0．5的小模數漸開線環規及小內徑三角花鍵環規時，一直存在以下工藝難點：
(1)為保證環規成品的表面質量，線切割時需預留一定余量，然后用與環規齒形有一定間隙的外齒形芯軸進行研磨。為避免研磨時在齒頂產生干涉，一般需在齒頂切出沉割槽。在加工m1．0以上的漸開線環規時，由于齒頂寬度足夠，可以在兩尖角上切出兩個圓弧沉割(見圖1a)，圓弧直徑比電極絲直徑略大即可。但對于小模數環規，由于齒頂很窄(0．20～0．40mm)，不可能切出兩個沉割，只能改沈陽第一機床廠用圖1b所示方式切割。在實際加工中，由于環規精度要求很高，需要采用3遍以上的切割工藝(如E2、E7、E10或E2、E7、E7、E10)。但是，當編好程序在機床上執行繪圖指令時，從機床顯示屏上看到，程序往往不按設計路線繪圖，而是繪出如圖1c及圖1d所示的加工路徑。當加工m0．5的環規時，甚至只切割1遍也不能按設計路線繪圖。圖1 (2)在加工m0．75或m1．0的環規時，為減少總偏置量，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工藝采用E2、E7，程序2工藝采用E7、E10，首先執行程序1，在切完第1遍沈陽第一機床廠即E2后，立刻停止，取消程序1的執行，然后在同一起割點執行程序2。但是，采用這種方法切出的沉割槽寬度約為0．5～0．6mm(見圖2)，由于齒頂變寬，齒形有效長度縮短，對環規使用時的準確性有一定影響。圖2 若用較細電極絲(如φ0.15mm或φ0.10mm)加工，則以上兩種情況可有所改善，但細直徑電極絲加工速度較慢，在加工狀態不好(如材料較厚)時容易斷絲，不但增大加工成本，而且更換相當麻煩(需重新調整機床)。加之我廠現有設沈陽第一機床廠備使用的是φ0．25mm電極絲，如另購細電極絲配套設備，需投資4萬元左右。
我們經過多次試驗，終于在原有設備基礎上解決了以上兩個問題。經分析，產生問題(1)的原因主要是編程時CAD系統繪制漸開線是采用分段圓弧代替，分段數越多，則理論誤差越小。我們采用的編程系統齒形分段數可設置為0、1、2、3…等，對應的分段數為2、4、6、8、16…等，為保證加工精度，我們通常設置為1或2，而對于小模數環規，如分段數過多，則每段圓弧長度很短(比電極絲直徑短得多)，而相鄰圓弧段的曲率中心卻相距較遠，這樣，在執行程序時，當前一段圓弧指令執行完后，電極絲所在位置已在沈陽第一機床廠下一段圓弧的中間某處，因此，從該處執行完第二段圓弧指令后，計算機系統以為該指令未完，而繼續劃圓，從而繪成了一個整圓，然后執行第三段圓弧指令，最后就繪出了圖1c所示的“毛線團”形狀。實際上，由于分段數最小可設置為0，即單邊齒形只由兩段圓弧組成，而對于小模數環規，當分段數為0時其理論誤差已小于0．001mm，因此不必設置更多分段數來提高理論精度。通過改變分段數設置后，圖1c的情況不再發生。圖1d的情況原理沈陽第一機床廠相同，因為在確定齒形參數時外徑須預先給定，所以按圖1b方式確定沉割時，沉割頂也為一段很短的圓弧，其直徑與外徑相同，由于圓弧長度太短，不夠數遍放電的總偏置量，因此在執行完這一圓弧指令后，計算機系統也認為指令未完而繼續繪出一個整圓，由于其直徑等于外徑且圓心重合，所以形成了繪一個齒則繪一遍外徑這樣一條“加工路徑”，最后的切割結果無疑是一個直徑等于外徑的圓孔(實際上由于多次加工同一表面，該孔直徑應比外徑略大)。確定原因后，在繪圖時可先繪一齒，然后把沉割頂部圓弧(即相當于外徑的一段圓弧)刪掉，改用直線連接沈陽第一機床廠兩個端點即可。經這樣處理后，以前在加工m1．0環規時可能出現的路徑混亂情況得到了解決，即使在加工m0．5環規時也不會出現上述問題。
對于問題(2)，即沉割寬度遠大于設計尺寸，使齒形有效長度縮短，通過在機床顯示屏上繪圖，發現齒頂沉割的切割路徑是交叉完成的，如圖3所示。圖3 在切左邊的沉割時，由于總偏置量較大，電極絲只能走到右邊進行切割，而切右邊沉割時電極絲又只能走到左邊切割，這樣一來，由于在左、右位置均超出了沉割槽的范圍，再加上放電量，就使切出的沉割槽變大了。不過，由于結果可通過機床顯示屏繪圖顯示出來，即只要發現沉割槽處出現交叉線，即要確定加工出的沉割必然大。對此，可采用如下方法解決：首沈陽第一機床廠先繪制兩個齒形參數相同的圖形，但沉割不一樣，其中一個沉割寬度定為0．36mm左右，另一個則為0.28～0.30mm，繪制好后分別命名并生成ISO程序，在機床上將第一個程序按E3工藝生成切割文件(因E3比E2放電量略小，但加工質量穩定)，把第二個程序按E7、E10工藝生成切割文件。切割前，先執行第一個切割程序，但應預先把用戶參數(USERPARAMETERS)中的CLE值由0改為0．03，這是為了在齒形上留出下一個程序的切割量，同沈陽第一機床廠時沉割的實際切割尺寸也變小(約0．30mm)，然后在機床顯示屏上可以看到，繪出的沉割幾乎變成了一條直線，即切入和切出路徑幾乎相同(見圖4)，這樣就可以獲得用φ0．25mm電極絲加工的最小沉割了。在切完第一個程序后，應立即把用戶參數中的CLE值改回為0，然后執行第二個程序。第二個程序在繪圖時雖然沉割處仍為交叉線，但由于E7及E10工藝為精加工，放電量很小，因此對第一個程序加工好的沉割不會有什么影響，只是把齒形上的沈陽第一機床廠留量切割完。圖4 我們采用上述方法分別加工了幾個m0．75和m0．5的漸開線環規及小內徑三角花鍵環規，經測量，沉割槽寬度在0．28～0．32之間，僅相當于原方法加工的一半(某些環規的設計齒頂寬度可小到0．20mm，但由于設計時即加大了齒形有效長度，因此這樣的沉割量并不影響使用要求)，且齒形精度及等分誤差均符合要求，而且由于加工沉割時切入及切出幾乎為同一路徑，所以加工時間縮短很多。需要注意的是，執行切割前沈陽第一機床廠應把用戶參數中的COE設置成1，使之允許帶錯運行，否則在加工和繪圖時，機床會多次顯示“E103：Reversed line x…”并停機，這并非程序或操作錯誤，而是由于圖形太小，使得某些編程路沈陽第一機床廠徑的線段在偏移后反向。把COE設置為1后可繼續加工，并不影響精度要求。 | | | | [返回] [打印] |
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