CN106563858A - 基于轮廓逼近法的回转体零件线切割加工方法 - Google Patents

Abstract

一种基于轮廓逼近法的回转体零件线切割加工方法，在粗加工中，先切割出横截面形状逼近最终零件的外接多边形的粗加工零件，快速去除大量毛坯多余材料，大幅度缩短粗加工时间。本发明充分利用线切割可自动补偿电极损耗特点，大大提高加工精度。无加工切削力，可加工直径小于50μm的细长低刚度杆状零件，加工直径范围可大达几十厘米，小达几十微米。线切割的丝较细，可直接加工出具有深沟槽特征的回转体零件。

Description

基于轮廓逼近法的回转体零件线切割加工方法

技术领域

本发明属于电火花加工技术领域的加工方法，具体是一种利用线切割技术及旋转夹具基于轮廓逼近法的回转体零件线切割加工方法。

背景技术

电火花加工具有不受工件材料强度、硬度等机械性能的限制及无宏观切削力的优点，在超硬、低刚度、微细及其他特殊零件的精密、超精密加工方面有特殊的优势。特别适合难加工材料、低刚度及微细零件的加工，在航空、航天、汽车、电子、模具、轻工等行业有较广泛的应用。

目前，回转体零件的传统加工方法主要依赖于车削和磨削加工。在特种加工领域中，回转体零件的加工方法主要是电火花磨削，多采用块状电极电火花磨削法和线电极电火花磨削法(WEDG)。传统的车削和磨削加工方法，由于加工效率高而得以广泛应用，然而这两种方法也存在局限性，对于难切削材料，如钛合金，硬质合金，高温合金、含硅高的钢等材料，其加工效率会变得低下，甚至无法加工，而且会导致刀具快速磨损而影响加工精度。另外，对于具有窄细深沟槽特征的零件和一些直径特别小、长度很长、且精度要求特别高的杆状零件，如探针等，传统的机械加工方法由于存在宏观的切削力，对这类零件，其车削和磨削几乎无法加工。在特种加工领域，由于电火花加工没有宏观切削力，电火花磨削加工微细结构的能力非常突出，1986年，日本东京大学增泽隆久等人利用线电极磨削(WEDG)方法加工出的微细轴；2002年，北卡罗莱纳州立大学Jun Qu等人提出通过在线切割机床上增加一个主轴夹持工件，使工件回转，利用线切割技术，使切割线沿工件外轮廓运动，通过放电加工将零件多余材料去除，最终得到所需的零件外形，并加工出一个柴油机燃油系统喷油器柱塞；2008年，德国生产工程学会的E.Uhlmann等人，通过深入研究Jun Qu等人提出的线切割技术加工回转零件的方法加工出一根端部带有一个直径为89.8μm，根部直径为78μm，端部直径69.5μm，长5mm的测量探针。然而，利用电火花加工效率较低，同时Jun Qu等人所提的方法中，切割线直接回转体零件的轮廓线运动，由于且切深是不断变化的，导致单位需要材料去除体积是不断变化的，由于电火花单位时间去除材料体积能力有限，容易导致转动的工件与切割线接触，导致频繁短路，造成频繁断丝或工件表面该去除的材料没有完全被去除而得不所要的零件形状，这一情况在加工直径3mm以上的零件尤为明显。以上缺点均是制约电火花磨削发展推广的重要原因。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足和缺陷，提供一种基于轮廓逼近法的回转体零件线切割加工方法，使其同时兼备提高线切割加工回转体零件的加工效率，降低难切削材料的回转体零件的加工难度和成本，提高加工尺寸精度和扩大线切割加工回转体零件的加工尺寸范围。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

一种基于轮廓逼近法的回转体零件线切割加工方法，其特点在于：该方法包括蚀除阶段和精修阶段，具体步骤如下：

步骤一、将待加工工件的一个旋转主轴水平安装在线切割机床上；

步骤二、待加工工件不转动，控制线切割机床的X轴和Y轴，使线电极沿指定轨迹运动，切下毛坯轮廓多余材料后停止；

步骤三、控制待加工工件转过一个特定角度后，通常为360/n度(其中n为3,4,5,6…,n≤20)，继续步骤二，直至加工出一个横截面轮廓为最终零件目标横截面的外接多边形，该外接多边形包容所需的粗加工零件，此时的粗加工零件已接近最终所需形状，完成快速蚀除阶段加工；

步骤四、使旋转主轴连续旋转，控制线电极沿X、Y轴运动，轨迹为工件待加工轮廓母线，最终去除毛坯剩余的少量多余材料，完成回转体零件的加工，获得所需工件。

所述的外接多边形可为四边形，五边形、六边形或以上多边形。

进一步地，所述的一个旋转主轴可实现工件的装夹、转动及分度，分度可通过数控分度或手动分度；

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过在粗加工中采用外接多边形轮廓快速逼近法，先切割出横截面形状为多边形的零件，快速去除大量毛坯多余材料从而避免旋转放电车加工时需要逐点去除的问题，快速逼近最终工件最终形状，大幅度缩短粗加工时间。

2、线切割加工可自动补偿电极损耗，大大提高加工精度，所加工零件精度可以媲美精密机床加工效果且效率更高。

3、无加工切削力，可加工直径仅为数微米、长径比大于100的细长低刚度杆状零件，这是采用其他切削加工方法无法实现的。

4、粗加工时，工件不转动，加工不受圆周速度影响，最大加工直径取决于线切割机床本身可切割的最大零件厚度，因此加工直径范围可大达几十厘米，小达几微米，适用范围跨越宏加工和微细加工范畴。

5、线切割的丝较细，可直接加工出具有深沟槽特征的回转体零件。

附图说明

图1为基于快速轮廓逼近法的回转体零件高效线切割加工方法的示意图；

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

一种基于轮廓逼近法的回转体零件线切割加工方法，包括如下步骤：

步骤一：

1、将待加工工件的一个独立旋转主轴水平安装在线切割机床上，其可实现工件的装夹、转动及分度，分度可通过数控分度或手动分度；

2、工件不转动，控制数控系统，控制线切割机床X、Y轴，使切割线沿工件所需外轮廓运动，切下毛坯多余材料，走完轮廓后，放电停止；

3、控制旋转主轴转过90度停止，继续使切割线沿工件所需外轮廓运动，切去毛坯多余材料，走完轮廓后，放电停止；

4、重复步骤一中的第3步；

5、控制旋转主轴转过45度停止，继续使切割线沿工件所需外轮廓运动，切去毛坯多余材料，走完轮廓后，放电停止；

6、重复步骤一中的第3步；直至加工出一个横截面轮廓是正八边形的，包容所需零件的粗加工零件，此时的粗加工零件已接近最终所需形状；

步骤二：

1、使旋转主轴连续旋转，控制线切割机床的X、Y轴，使切割线沿工件所需外轮廓运动，去除毛坯剩余的少量多余材料，完成回转体工件的加工，最终所得的工件即为所需零件。

所述方法，零件与线切割机床工作台之间导电。

所述方法中加工出一个横截面轮廓的正多边形，不仅仅局限于本实施案例中的正八边形，还包括四边形，五边形、六边形或以上多边形。

Claims (2)

1.一种基于轮廓逼近法的回转体零件线切割加工方法，其特征在于：该方法包括蚀除阶段和精修阶段，具体步骤如下：

步骤一、将待加工工件的一个旋转主轴水平安装在线切割机床上；

步骤二、待加工工件不转动，控制线切割机床的X轴和Y轴，使线电极沿指定轨迹运动，切下毛坯轮廓多余材料后停止；

步骤三、控制待加工工件转过360/n角度后，其中n为3,4,5,6…,n≤20，继续步骤二，直至加工出一个横截面轮廓为最终零件目标横截面的外接多边形，该外接多边形包容所需的粗加工零件，此时的粗加工零件已接近最终所需形状，完成快速蚀除阶段加工；

步骤四、使旋转主轴连续旋转，控制线电极沿X、Y轴运动，轨迹为工件待加工轮廓母线，最终去除毛坯剩余的少量多余材料，完成回转体零件的加工，获得所需工件。

2.根据权利要求1所述的基于轮廓逼近法的回转体零件线切割加工方法，其特征在于：所述的外接多边形可为四边形，五边形、六边形或以上多边形。