CN108581079B - 一种线切割加工精密外齿的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线切割加工精密外齿的加工工艺，涉及齿轮加工技术领域，通过淬火处理后的粗加工齿轮在线切割加工机床上进行一点或多点定位、夹紧，使得粗加工齿轮初始角向位置与加工图中的角向位置一致，并且能够轴向或径向夹紧定位，然后，通过切割丝对粗加工齿轮再进行切割加工，该加工工艺操作方便，切割后的齿轮外齿均匀、精确，适合高精密度要求的零件，另外由于精加工前的齿轮经过一定层深淬火处理，使得切割后的齿面仍具有产品工艺要求的硬度层深，齿轮内外硬度不同，既保证了齿面硬度要求的同时，又保留了原材料的韧性、强度，产品的质量更高，对材料的利用率提高，生产成本降低。

Description

一种线切割加工精密外齿的加工工艺

技术领域

本发明涉及齿轮加工技术领域，尤其涉及一种线切割加工精密外齿的加工工艺。

背景技术

齿轮是指轮缘上有齿轮连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。

现有的工业发展中，齿轮的使用变的十分的频繁，几乎所有的行业都需要使用各种各样的齿轮进行传动，而目前所使用的没有精度要求的普通齿轮加工时,一般都是一次切割加工成型。但是使用线切割的方法对有精度要求的外齿轮加工时，对于外齿的切割很难保证外齿轮的角向定位，在切割时会导致齿轮发生偏移，进而影响齿轮的精度。

现有的精密外齿轮加工主要以滚齿、插齿、磨齿为只要工艺手段，对于内孔带键槽或者异形孔等某些特征，且相对外齿有精密角向关系的的齿轮，传统的加工工艺显然不能应对要求。

现有线切割技术虽然可以切割齿轮，但线切割的工艺决定了它如果在毛坯料上一次切割内径、外齿，存在两个问题。

1：精密行业应用的齿轮大多要求热处理，根据工艺要求齿轮表面要具有一定层深的淬火硬度，大致约58HRC以上，且齿轮内部硬度要求呈梯形式降低，既有耐磨性又不丧失韧性与强度。普通线切割工艺只能一次加工，且硬度要求一致的齿轮，满足不了精密行业对齿轮要求。

2：如果粗加工后的齿轮毛坯对线切割工艺来说内径可以一次切割，但外齿由于无法定位以及无法支撑，所有的齿型不能一次加工成型。所以导致零件加工的合格率低，生产率降低，生产成本增大，原材料浪费。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种线切割加工精密外齿的加工工艺，能够快速加工高精度的齿轮。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种线切割加工精密外齿的加工工艺，包括：

1)、对进行粗切割加工后的毛坯零件按工艺要求进行淬火处理，得到各表面具有硬度的粗加工齿轮；

2)、根据线切割机床电脑中的加工图，对线切割机床工作台上的粗加工齿轮进行对齿定位，使得粗加工齿轮初始角向位置与加工图中的角向位置一致；

3)、通过夹具对预留的支撑点进行夹紧定位，使粗加工齿轮轴向上下夹紧；

4)、校正粗加工齿轮内径圆，找出粗加工齿轮中心，以保证线切割机床电脑中齿轮的起始切割位置与工作台上粗加工齿轮的起始切割位置相同；

5)、调整切割丝位置，对粗加工齿轮按区域进行精密加工，得到精加工齿轮。

所述步骤2)中对线切割机床工作台上的粗加工齿轮进行对齿定位具体为：

2.1、将粗加工齿轮按照线切割机床电脑中的加工图的齿轮的内径圆或键槽角度位置进行放置；

2.2、通过对齿定位工装进行对齿定位，将粗加工齿轮的齿形与对齿定位工装的齿形相啮合，确定齿轮的角向精度；

2.3、校正切割丝与夹具中下夹紧臂上表面的X方向和Y方向的垂直度。

所述对齿定位工装为连接在夹具的支撑座上可拆卸的角向定位装置，所述定位工装上设置有与粗加工齿轮外齿相匹配的齿形。

所述步骤3)中支撑点选取包括：粗加工后留在粗加工齿轮齿顶尖的支撑点；或用夹具在粗加工齿轮的壁厚上通过齿厚延伸出齿尖的方式进行压紧支撑。

所述夹具包括：支撑座，所述支撑座的底部设置有下夹紧臂，所述支撑座顶部设置有与下夹紧臂结构相同且位置对应的上夹紧臂，所述粗加工齿轮安装于上夹紧臂与下夹紧臂之间，上夹紧臂通过支撑点将粗加工齿轮轴向上下夹紧定位。

所示步骤4)具体为：

首先，通过校正粗加工齿轮内径圆，找出粗加工齿轮的中心；然后，按照夹具支撑点将齿轮划分的区域数量,进行穿丝切割外齿。

所述步骤4)还包括：

线切割精加工完后，对精加工后的齿轮采用外圆磨床工艺磨平外径支撑点,齿轮整体加工完成。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种线切割加工精密外齿的加工工艺，通过淬火处理后的粗加工齿轮在线切割加工机床上先进行角向定位，在通过夹具轴向或径向夹紧，使得粗加工齿轮初始角向位置与线切割机床加工图中的角向位置一致，然后，通过切割丝对粗加工齿轮按区域进行切割加工，该加工工艺操作方便，切割后的齿轮外齿均匀精确，适合高精密度要求的零件，另外由于精加工前的齿轮经过一定层深的淬火处理，由于提前预留切割厚度，使得切割后的齿面仍具有产品工艺要求的硬度层深，进而使得齿轮内外硬度不同，既保证了硬度的要求的同时，又保留了原材料的韧性，产品的质量更高，对材料的利用率提高，生产成本降低。

附图说明

图1是本发明线切割加工精密外齿的加工工艺流程图；

图2是本发明对齿定位工装机构示意图；

图3是本发明粗加工齿轮齿顶尖的支撑点结构示意图一；

图4是本发明粗加工齿轮齿顶尖的支撑点结构示意图二；

图5是本发明夹具夹紧臂结构示意图；

图6是本发明夹具结构示意图一；

图7是本发明夹具结构示意图二。

图中，1—定位块；2—齿形；3—夹具；4—支撑座；5—下夹紧臂；6—上夹紧臂；7—齿定位工装；8—调节螺丝。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供了一种线切割加工精密外齿的加工工艺，包括：

1)、对进行粗切割加工后的毛坯零件按工艺要求进行淬火处理，得到各表面具有硬度的粗加工齿轮；

在对粗切割后的毛坯零件进行热处理，根据工艺要求齿轮表面具有一定层深的淬火硬度，大致约58HRC以上，保证了零件的既有耐磨性又不丧失强度。

2)、根据线切割加工机床电脑中的加工图，对线切割机床工作台上的粗加工齿轮进行对齿定位，使得粗加工齿轮初始角向位置与线切割机床加工图中的初始角向位置一致；

具体地，对线切割加工机床上的粗加工齿轮进行对齿定位为：

2.1、将粗加工齿轮按照线切割机床电脑中的加工图的齿轮的内径圆或键槽角度位置进行放置；

2.2、通过对齿定位工装7进行对齿定位，将粗加工齿轮的齿形与对齿定位工装上的齿形7相啮合，确定齿轮的角向精度；

2.3、校正切割丝与夹具中下夹紧臂上表面的X方向和Y方向的垂直度。

为了批量线切割加工齿轮，对于热处理后的粗加工齿轮，齿轮的角向精度是很重要的一环，可以在不影响上下压紧的情况下，需要在齿轮的周边做定位用的对齿定位工装7，固定对齿定位工装7，校正齿轮角向后压紧齿轮后，需要移除对齿定位工装7，对齿工定位工装起到对粗加工的齿轮进行角向定位的作用，保证每一次装夹的零件角向及中心定位，且与线切割机床中齿轮角向及中心保持一致。

示例性的，如图2所示，所述对齿定位工装7为连接在夹具的支撑座上可拆卸的角向定位装置，包括：连接在支撑座上可拆卸的定位块1，所述定位块1上设置有与粗加工外齿轮相匹配的齿形2。

需要说明的是，图2中的对角定位装置只是本实施例中的一种情况，其它与该装置功能以及原理相同，对某些部分所可能作出的改进、变动装置均属于本发明的保护范围。

3)、通过夹具对预留的支撑点进行夹紧定位，使粗加工齿轮轴向上下夹紧；

支撑点的选取有两种方式：

第一种，支撑点：粗加工后留在粗加工齿轮齿顶尖的支撑点，如图3所示；

具体地，如图7所示，第一种夹具通过两个夹紧臂，将支撑点左右紧紧夹住，进行固定，可以一点也可以多点,然后进行区域化加工。

第二种，在粗加工齿轮上所选取相对应两齿尖为支撑点，如图5所示。用夹具3在齿轮的壁厚上通过齿厚延伸出齿尖上下压紧,可以一点也可以多点,然后进行区域化加工。

具体地，如图5、6所示，另一种夹具3包括：支撑座4，所述支撑座4的底部设置有下夹紧臂5，所述支撑座4顶部设置有与下夹紧臂5结构相同且位置对应的上夹紧臂6，所述粗加工齿轮安装于下夹紧臂5与上夹紧臂6之间，上夹紧臂6通过支撑点将粗加工齿轮轴向上下夹紧定位，并且通过调节螺丝8进行夹紧调节。

需要说明的是，本发明中支撑点可以根据加工材料的尺寸进行数量的选择，本实施例中以2个支撑点为例进行的说明，但是实际中并不局限两个点，另外，所选取的点位置并不一定要在齿轮直径上，也可以在对称的齿顶尖对应的位置。

4)、校正粗加工齿轮内径圆，找出粗加工齿轮中心，以保证线切割机床电脑中齿轮的起始切割位置与工作台上粗加工齿轮的起始切割位置相同。

5)、调整切割丝位置，对粗加工齿轮按区域进行精密加工，得到精加工齿轮。

具体的：

齿轮定位夹紧后，齿轮分为三个区域即内孔、支撑点以内区域，支撑点以外区域；其中，内孔包括带键槽圆孔，整圆，等异形孔；按照工艺要求对这三个区域按顺序进行穿丝切割。

6)、线切割加工完后，对精加工齿轮进行采用外圆磨床等工艺磨平外径支撑点,完成齿轮整体加工，得到硬度、耐磨度、以及精度都提高的齿轮。

本发明提供的线切割加工精密外齿的加工工艺，通过淬火处理后的粗加工齿轮在线切割加工机床上进行多点定位、夹紧，使得粗加工齿轮初始角向位置与线切割电脑加工图中的初始角向位置一致，并且通过夹具能够轴向上下夹紧定位，然后，通过切割丝对粗加工齿轮再进行切割加工，该加工工艺操作方便，切割后的齿轮外齿均匀、精确，适合高精密度要求的零件，另外，由于精加工前的齿轮经过一定层深淬火处理(提前预留切割厚度)，使得切割后的齿面仍具有产品工艺要求的硬度层深，使得齿轮内外硬度不同，既保证了硬度的要求的同时，又保留了原材料的韧性，产品的质量更高，对材料的利用率提高，生产成本降低。

对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。

Claims (3)

1.一种线切割加工精密外齿的加工工艺，其特征在于，包括：

1)、对进行粗切割加工后的毛坯零件按工艺要求进行淬火处理，得到各表面具有硬度的粗加工齿轮；

2)、根据线切割机床电脑中的加工图，对线切割机床工作台上的粗加工齿轮进行对齿定位，使得粗加工齿轮初始角向位置与线切割机床加工图中的初始角向位置一致，对线切割机床工作台上的粗加工齿轮进行对齿定位具体为：

2.1、将粗加工齿轮按照线切割机床电脑中的加工图的齿轮的内径圆或键槽角度位置进行放置；

2.2、通过对齿定位工装(7)进行对齿定位，将粗加工齿轮的齿形与对齿定位工装(7)的齿形相啮合，确定齿轮的角向精度；

2.3、校正切割丝与夹具中下夹紧臂上表面的X方向和Y方向的垂直度；

热处理后的粗加工齿轮，在齿轮周边安装有用于角向定位的对齿定位工装(7)，固定对齿定位工装(7)，校正齿轮角向压紧齿轮后，移除对齿定位工装(7)，以使得每个装夹的零件角向及中心定位，且与线切割机床中齿轮角向及中心保持一致；

所述对齿定位工装(7)为连接在夹具的支撑座上可拆卸的角向定位装置，所述对齿定位工装(7)上设置有与粗加工齿轮外齿相匹配的齿形；

3)、通过夹具(3)对预留的支撑点进行夹紧定位，使粗加工齿轮轴向或径向夹紧；所述夹具(3)包括：支撑座(4)，所述支撑座(4)的底部设置有下夹紧臂(5)，所述支撑座(4)顶部设置有与下夹紧臂(5)结构相同且位置对应的上夹紧臂(6)，所述粗加工齿轮安装于上夹紧臂(5)与下夹紧臂(6)之间，上夹紧臂(6)通过支撑点将粗加工齿轮轴向上下夹紧定位，并且通过调节螺丝(8)进行夹紧调节；

4)、校正粗加工齿轮内径圆，找出粗加工齿轮中心，以保证线切割机床电脑中齿轮的起始切割位置与工作台上粗加工齿轮的起始切割位置相同；

5)、调整切割丝位置，对粗加工齿轮按区域进行精密加工，得到精加工齿轮。

2.根据权利要求1所述的线切割加工精密外齿的加工工艺，其特征在于，所示步骤4)具体为：

首先，通过校正粗加工齿轮内径圆，找出粗加工齿轮的中心；然后，按照夹具支撑点将齿轮划分的区域数量,进行穿丝切割外齿。

3.根据权利要求1所述的线切割加工精密外齿的加工工艺，其特征在于，所述步骤4)还包括：

线切割精加工完后，对精加工后的齿轮采用外圆磨床工艺磨平外径支撑点,齿轮整体加工完成。

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