CN102284843A

CN102284843A - 一种内螺旋槽的加工方法

Info

Publication number: CN102284843A
Application number: CN2011102357537A
Authority: CN
Inventors: 贾利晓; 张永红; 朱德荣; 朱耀华; 于明道; 宋联美; 张庆丰; 穆欣; 温广宇
Original assignee: Luoyang Institute of Science and Technology
Current assignee: Luoyang Institute of Science and Technology
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: CN102284843B

Abstract

本发明公开一种内螺旋槽的加工方法，其采用四轴联动数控电火花成型机床来加工变升角内螺旋槽，加工步骤为：采用机械加工方法加工零件端面、外圆、内孔以及内螺旋槽起始位置孔；设计加工粗电极、半精电极和精电极；将零件水平放置在所述电火花成型机床的工作台上，以端面、外圆为基准，找正、找平零件并压紧；将电极安装在所述电火花成型机床上，根据内螺旋槽起始位置孔对正电极，采用电火花加工时，先使用粗电极进行粗加工，然后使用半精电极进行半精加工，最后使用精电极进行精加工。本发明工艺设计合理，加工成本低，利用电火花加工，能够加工内孔尺寸小、变升角、升角大、槽深的内螺旋槽。

Description

一种内螺旋槽的加工方法

技术领域

本发明属于内螺旋槽加工技术领域，尤其是涉及一种内螺旋槽的加工方法，适用于工件内孔尺寸小、槽深、变升角、起始位置与结束位置重合的内螺旋槽。

背景技术

螺旋槽是机械结构中常见的零件，其加工方法一般采用成型盘状刀具或指状刀具通过铣削或车削、拉削进行加工螺旋槽面。对于变升角内螺旋槽的加工，可以采用数控铣削的加工方法，但铣削加工时要求工件内孔能放入刀具，铣削加工时需要有一定的刚性，刀具的长度受限制，因此，在加工工件内孔尺寸小、槽深、变升角、起始位置与结束位置重合的内螺旋槽时，采用铣削加工方法存在诸多干涉，无法铣削，对于高硬度、难加工材料加工更加困难。目前，现有技术中尚没有更好的加工这类零件的方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种加工成本低、不受工艺系统刚性限制的内螺旋槽的加工方法，用于加工工件内孔尺寸小、槽深、变升角、起始位置与结束位置重合的内螺旋槽。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种内螺旋槽的加工方法，其采用四轴联动数控电火花成型机床来加工变升角内螺旋槽，加工步骤为：采用机械加工方法加工零件端面、外圆、内孔以及内螺旋槽起始位置孔；设计加工粗电极、半精电极和精电极；将零件水平放置在所述电火花成型机床的工作台上，以端面、外圆为基准，找正、找平零件并压紧；将电极安装在所述电火花成型机床上，根据内螺旋槽起始位置孔对正电极，采用电火花加工时，先使用粗电极进行粗加工，然后使用半精电极进行半精加工，最后使用精电极进行精加工；粗电极沿一个方向边旋转边沿轴线移动，旋转加工到180度即可停止，重新从内螺旋槽起始位置孔沿反方向边旋转边沿轴线移动直至与已加工完成部位重合，粗加工完成；半精电极边旋转边沿轴线移动，沿一个方向旋转360度，完成半精加工；精电极边旋转边沿轴线移动，沿一个方向旋转360度，进行精加工，内螺旋槽加工完成。

所述的内螺旋槽的加工方法，其在粗电极对内螺旋槽进行粗加工之前，将细铜丝装夹在电火花成型机床上，在水平放置的零件外圆最高点位置电火花加工小尺寸气孔，小尺寸气孔轴向位置位于螺旋槽内。

所述的内螺旋槽的加工方法，其零件外圆最高点的小尺寸气孔为直径Ф2mm~Ф4mm气孔。

所述的内螺旋槽的加工方法，其粗电极对内螺旋槽进行加工时，先旋转0°至180°，同时轴向移动(H/X )*180 mm，其中H为螺旋槽在轴向的变化量，X为内螺旋槽的螺旋升角为A的螺旋线与螺旋升角为B的螺旋线交点位置角度；再反向旋转，旋转到不同的角度轴向对应移动量不同，尤其在上述两段螺旋线交点位置圆滑过渡区域，可分成若干段。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

该内螺旋槽的加工方法，其工艺设计合理，采用四轴联动数控电火花成型机床，利用电火花加工，能够加工内孔尺寸小、变升角、升角大、槽深的内螺旋槽，尤其是对于高硬度、难加工的材料，也能够容易的加工；电火花加工不产生加工应力，不受工艺系统刚性限制，对于车削、铣削、拉削等极难加工的工件，或即使能够加工，加工成本也非常昂贵的工件，采用电火花加工，只需设计加工合理的电极即可加工，加工成本低。

附图说明

图1是用本发明所述方法加工的实施例零件结构示意图；

图2是图1的“A－A”剖面图；

图3是图1所述零件的螺旋槽的上、下螺旋面起始位置图；

图4是图1所述零件的螺旋槽的中心螺旋线沿中径展开图；

图5是图1所述零件的气孔布置图；

图6是图4中R区域放大分段图；

图7是粗电极、半精电极、精电极示意图；

图8是图7的A向视图；

图中：1－端面；2－内孔；3－外圆；4－上内螺旋槽；5－下内螺旋槽起始位置孔；6－下内螺旋槽；7－上内螺旋槽起始位置孔；8－上内螺旋槽气孔；9－下内螺旋槽气孔；10－上内螺旋槽的中心螺旋线：11－下内螺旋槽的中心螺旋线： D－内螺旋槽中径值；D1－内螺旋槽起始位置孔径值；A－螺旋升角；B－螺旋升角；R－圆滑过渡半径；X－螺旋升角为A的螺旋线与螺旋升角为B的螺旋线交点位置角度；H－螺旋槽在轴向的变化量；r－粗电极、半精电极、精电极的端面；d－粗电极、半精电极、精电极的直径；L－粗电极、半精电极、精电极的长度。

根据螺旋升角为A的螺旋线与螺旋升角为B的螺旋线交点位置角度X、螺旋槽在轴向的变化量H，可得出螺旋升角为A的螺旋线的螺距为H*360/X mm，螺旋升角为B的螺旋线的螺距为H*360/(360-X) mm。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

以双螺旋槽花键轴的螺旋槽加工为例对本发明的加工方法进行具体说明，如图1所示，该双螺旋槽花键轴产品总长度为800mm，内有两个深螺旋槽，分别为上内螺旋槽和下内螺旋槽，上内螺旋槽起始位置孔至轴端面的距离为135mm，下内螺旋槽起始位置孔至轴端面的距离为160mm，内孔直径为101mm，上、下内螺旋槽外径值为180mm，中径值D为140mm，上、下内螺旋槽深度为39.5mm。螺旋槽为正螺旋面槽，槽内两面之间的垂直距离为51mm，保证直径为50mm的滚子在槽内自由滚动。这种又长又细的产品的内螺旋槽，使用铣削加工，刀杆无法深入孔内，使用数控车床加工，无法保证螺旋线轨迹形状；因此，该双螺旋槽花键轴内螺旋槽的加工采用本发明的加工方法。由于此类细长型零件，一般电火花机床竖直方向的行程不能满足要求，故本发明的加工方法中采用卧式四轴联动数控电火花机床。

图4是图1所述零件的螺旋槽的中心螺旋线沿中径展开图，即为图1中的上内螺旋槽的中心螺旋线10、下内螺旋槽的中心螺旋线11沿中经展开图，上内螺旋槽的中心螺旋线10即为上内螺旋槽内的上、下两螺旋面的中心面与中径为D的圆柱面的交线，下内螺旋槽的中心螺旋线11即为下内螺旋槽内的上、下两螺旋面的中心面与中径为D的圆柱面的交线，展开长度为：π*D_中径=140π,螺旋上升高度为H。

一个完整的螺旋线为360°，0°到X°范围内的螺旋线螺旋升角为A°，螺距为H*360/X mm；X°到360°的螺旋线螺旋升角为B°，螺距为H*360/(360-X) mm，且与0°到X°范围内的螺旋槽旋转方向相反，在X°位置为两段螺旋线的交点，并以R圆角圆滑过渡。

结合图1~8，详细说明双螺旋槽花键轴内螺旋槽的加工方法。具体加工步骤为：

（1）、采用机械加工方法加工零件端面1、外圆3、内孔2以及上内螺旋槽起始位置孔7、下内螺旋槽起始位置孔5；

（2）、根据内螺旋槽槽内两面之间的垂直距离为51mm以及保证直径为50mm的滚子在槽内自由滚动的使用要求，设计加工粗电极、半精电极和精电极；粗电极、半精电极、精电极的端面r为螺旋槽的外径尺寸－放电间隙，粗电极、半精电极、精电极的直径d为螺旋槽槽内两面之间的垂直距离－放电间隙，对于粗电极，放电间隙0.5mm，其中r=90mm，d=51-0.5*2=50mm，L=44.5mm；对于半精电极，放电间隙0.3mm，其中r=90mm，d=51-0.3*2=50.4mm，L=44.7mm；对于精电极，放电间隙0.1mm，其中r=90mm，d=51-0.1*2=50.8mm，L=44.9mm；

（3）、将零件水平放置在卧式四轴联动数控电火花成型机床的工作台上，以端面1、外圆3为基准，找正、找平零件并压紧；

（4）、采用细铜丝在零件外圆最高点电火花加工直径Ф2mm气孔，气孔的目的是排出电火花加工时产生的废气，气孔的位置设置非常重要，必须在零件外圆最高点，气孔轴向位置位于螺旋槽内，对零件影响最小；该零件的气孔即为上内螺旋槽气孔8、下内螺旋槽气孔9，如图2、5所示；

（5）、将粗电极安装在四轴联动数控电火花成型机床上，根据上内螺旋槽起始位置孔7对正粗电极，接通电源，在数控系统控制下，按照预先设定的数控程序，粗电极沿一个方向边旋转边沿轴线移动，旋转0°→180°，同时轴向移动(H/X )*180 mm，加工到180度即可停止，重新从上内螺旋槽起始位置孔沿反方向旋转，旋转到不同的角度轴向对应移动量不同，尤其在R圆滑过渡区域，可分成多段，以6段或更多段为较佳选择，在本实施例中，分成6段，如图6所示，在该区域粗电极的运动轨迹为：旋转360 °→X7°→X6°→X5°→X4°→X3°→X2°→X1°→180°，同时轴向对应移动0→H7→H6→H5→H4→H3→H2→H1→(H/X )*180 ，与已加工完成部位重合，上内螺旋槽粗加工完成；再粗加工下内螺旋槽，加工方法与粗加工上内螺旋槽相同；

（6）、将半精电极安装在四轴联动数控电火花成型机床上，根据上内螺旋槽起始位置孔7对正半精电极，接通电源，在数控系统控制下，按照预先设定的数控程序，半精电极边旋转边沿轴线移动，沿一个方向旋转360度，其运动轨迹为：旋转360 °→X7°→X6°→X5°→X4°→X3°→X2°→X1°→0°，同时轴向对应移动0→H7→H6→H5→H4→H3→H2→H1→0；或旋转0 °→X1°→X2°→X3°→X4°→X5°→X6°→X7°→360°，同时轴向对应移动0→H1→H2→H3→H4→H5→H6→H7→0，完成上内螺旋槽半精加工，以保证上内螺旋槽的尺寸精度；再半精加工下内螺旋槽，加工方法与半精加工上内螺旋槽相同；

（7）、将精电极安装在四轴联动数控电火花成型机床上，根据上内螺旋槽起始位置孔7对正精电极，接通电源，在数控系统控制下，按照预先设定的数控程序，精电极边旋转边沿轴线移动，沿一个方向旋转360度，其运动轨迹为：旋转360 °→X7°→X6°→X5°→X4°→X3°→X2°→X1°→0°，同时轴向对应移动0→H7→H6→H5→H4→H3→H2→H1→0；或旋转0 °→X1°→X2°→X3°→X4°→X5°→X6°→X7°→360°，同时轴向对应移动0→H1→H2→H3→H4→H5→H6→H7→0，完成上内螺旋槽精加工，以保证上内螺旋槽的尺寸精度；再精加工下内螺旋槽，加工方法与精加工上内螺旋槽相同；

（8）、上、下内螺旋槽的检验：采用装配检验，检验对应工件的运动轨迹是否满足图纸要求。

Claims

1.一种内螺旋槽的加工方法，其特征是：其采用四轴联动数控电火花成型机床来加工变升角内螺旋槽，加工步骤为：采用机械加工方法加工零件端面、外圆、内孔以及内螺旋槽起始位置孔；设计加工粗电极、半精电极和精电极；将零件水平放置在所述电火花成型机床的工作台上，以端面、外圆为基准，找正、找平零件并压紧；将电极安装在所述电火花成型机床上，根据内螺旋槽起始位置孔对正电极，采用电火花加工时，先使用粗电极进行粗加工，然后使用半精电极进行半精加工，最后使用精电极进行精加工；粗电极沿一个方向边旋转边沿轴线移动，旋转加工到180度即可停止，重新从内螺旋槽起始位置孔沿反方向边旋转边沿轴线移动直至与已加工完成部位重合，粗加工完成；半精电极边旋转边沿轴线移动，沿一个方向旋转360度，完成半精加工；精电极边旋转边沿轴线移动，沿一个方向旋转360度，进行精加工，内螺旋槽加工完成。

2.根据权利要求1所述的内螺旋槽的加工方法，其特征是：其在粗电极对内螺旋槽进行粗加工之前，将细铜丝装夹在电火花成型机床上，在水平放置的零件外圆最高点位置电火花加工小尺寸气孔，小尺寸气孔轴向位置位于螺旋槽内。

3.根据权利要求2所述的内螺旋槽的加工方法，其特征是：其零件外圆最高点的小尺寸气孔为直径Ф2mm~Ф4mm气孔。

4.根据权利要求1所述的内螺旋槽的加工方法，其特征是：其粗电极对内螺旋槽进行加工时，先旋转0°至180°，同时轴向移动(H/X )*180 mm，其中H为螺旋槽在轴向的变化量，X为内螺旋槽的螺旋升角为A的螺旋线与螺旋升角为B的螺旋线交点位置角度；再反向旋转，旋转到不同的角度轴向对应移动量不同，尤其在上述两段螺旋线交点位置圆滑过渡区域，可分成若干段。