CN110977069A - 一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法。本发明公开了一种曲轴内花键加工装置,包括:数控机床,所述数控机床上设有固定装置;夹持装置,所述夹持装置用于夹持曲轴,所述固定装置用于将所述夹持装置固定于数控机床上;电极,所述电极通过数控机床控制,用于曲轴内花键的加工;控制界面,所述控制界面至少设有用于控制电极的操作按钮,用以控制电极实现对曲轴内花键的加工;电源装置,所述控制界面与电源装置连接,实现数控机床的供电;曲轴内花键加工时,夹持装置通过固定装置固定于机床上,夹持装置夹持住曲轴端部,电极中心与曲轴内花键中心对齐后,控制界面控制电极加工曲轴的内花键。本发明用于内花键加工,装置简单,加工方便。

Description

一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法
技术领域
本发明属于曲轴加工技术领域,具体涉及一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法。
背景技术
曲轴是发动机中最重要的部件,它承受连杆传来的力,并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上的其他附件工作。
对于车用空气压缩机归属汽车制动系,其主要作用是向制动器提供压缩气体。为方便汽车发动机传动布置,车用空气压缩机还通过其曲轴担负着其它部件的动力传输工作,如转向泵、高压油泵等。动力传输联接结构主要有十字键、花键两种结构,其中以花键居多,车用空气压缩机端为内花键。
目前,用于工程机械、汽车行业上的轻型曲轴,由于客户要求产品的性能越来越高,在加工过程中,出现了很多加工技术难题,比如根据客户要求,新产生的曲轴,长度短,直径小,重量轻,并且一端有内花键作用在曲轴上。而目前现有插齿、拉花键机床由于行程不足,导致干涉,无法进行曲轴内花键的加工,为了能顺利完成此项目的开发,因此需要打破传统的插齿、拉花键的加工,提出一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于小曲轴的内花键加工的方法,其利用电极加工内孔的原理,将电极的加工作用转嫁到曲轴上,提出了一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法。
为了实现上述技术效果,本发明通过以下技术方案予以实现。
一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,包括以下步骤:
S1曲轴夹持:通过固定于机床上的夹持装置,将曲轴远离待加工的一端夹持于机床上;
S2曲轴对正:通过百分表进行对正,使得曲轴的中心线与机床垂直;
S3中心对正:调整机床上的电极,使其与曲轴上待加工一端内花键的中心对正;
S4内花键加工:通过调整机床上的参数,使其输出匹配与内花键加工相匹配的电极,实现电机对曲轴内花键的加工。
本技术方案中,所述的机床上的参数,具体包括:
第一部分,渐开线内花键参数,比如要加工某一内花键,其最终要达到以下参数要求:
模数m为1,齿数z为17,压力角α为20°,变位系数x为0.8,大径Dw为Φ19.3min,小径为Φ17+0.1 0跨距棒Wi为14.994+0.071 0,量棒直径K为Φ2。
第二部分,渐开线外花键,外花键检具的参数,其最终要达到以下参数要求:
模数m为1,齿数z为17,压力角α为20°,变位系数x为0.8,大径dl为Φ18.80 -0.052,小径dr为Φ16.60 -0.1,跨距棒M2为21.026~21.100,量棒直径U为Φ2。
与现有技术相比,本技术方案创新性的将用于内孔加工的电火花脉冲加工法用于内花键加工中,其具体为:进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。 在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。
本方案中,电极加工的具体步骤为:通过内花键试样的加工,用外花键检具检测试样的合理性,从而确定电极的准确。
本方案中,与现有技术中内花键的加工方法相比,采用电火花脉冲法加工,优势在于:对于硬度大的都可以加工,打破原来的只有在热处理前加工的插齿、拉齿工艺,而电火花脉冲法可以在淬火热处理前和淬火热处理后加工,不限于材料硬度的限制。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S1曲轴夹持前还包括夹持装置的固定,所述夹持装置的固定具体为:通过机床上的磁吸装置,将与之匹配的磁性的夹持装置固定于机床上。
充分利用机床本身带有磁盘的优势,直接实现了V型块等的固定,为曲轴的夹持做好了准备。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S1曲轴夹持后步骤S2曲轴对正前还包括曲轴固定,所述曲轴固定具体为:所述夹持装置设有固定件,所述夹持装置夹持住曲轴端部后,所述固定件将曲轴压紧于夹持装置的夹持部上。
通过进一步地的紧固,确保了整个加工中曲轴的稳定。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S2曲轴对正具体为:通过百分表打垂直度进行对正,使得曲轴与机床装夹垂直,垂直度误差0.01mm。
调整垂直度,曲轴垂直于机床,便于加工。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S2曲轴对正步骤之后步骤S3中心对正步骤之前还包括安全距离调整,所述安全距离调整为:调整机床上电极与待加工曲轴端的距离,使得两者之间的距离大于等于1mm。
调整安全距离,避免曲轴加工中,误操作,使得曲轴的内花键加工失败或其它位置得到误操作的加工。
作为本发明的进一步改进,所述安全距离调整步骤后,还包括电极中心找正,所述电极中心找正具体为:用百分表找正电极的四个方向,以找正电极的中心。
通过找正方电极的中心,以便于后面电极中心与内花键外圆的对准,提高加工准确度。具体地,电极的中心通过与机床上的旋转主轴连接,找正主轴的中心进而找到内花键的中心。
作为本发明的进一步改进,所述电极中心找正步骤后,还包括待加工内花键外圆的找正,所述待加工内花键外圆的找正具体为:通过百分表找正内花键孔外圆,使跳动量≤0.01mm。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S43中心对正具体为:根据内花键孔外圆的直径,得出中心的半径,使得电极中心就与曲轴内花键中心对正。
具体地,当电极与曲轴中心找正后,通过百分表打外圆的跳动在0.01mm之内,此时内花键的基准外圆中心找正,电极移动半径值,中心对正。本实施例中,机床上的主轴连接电极,将表吸在电极主轴上,打曲轴内花键外圆的跳动在0.01mm之内,垂直度前面已找正,说明主轴与曲轴在同一条线上,误差为0.01mm。
附图说明
图1为本发明提供的一种曲轴内花键加工装置的结构示意图;
图2为本发明提供的夹持装置的结构示意图;
图3为本发明提供的内花键沿轴向剖面结构示意图;
图中:
1、电火花加工机床;2、磁盘;3、V型块;4、曲轴;5、电极;10、内花键。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
参照附图1-3所示,本发明中的一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,包括以下步骤:
S1曲轴夹持:通过固定于机床上的夹持装置,将曲轴远离待加工的一端夹持于机床上;
S2曲轴对正:通过百分表进行对正,使得曲轴的中心线与机床垂直;
S3中心对正:调整机床上的电极,使其与曲轴上待加工一端内花键的中心对正;
S4内花键加工:通过调整机床上的参数,使其输出匹配与内花键加工相匹配的电极,实现电机对曲轴内花键的加工。
与现有技术相比,本技术方案创新性的将用于内孔加工的电火花脉冲加工法用于内花键加工中,其具体为:进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。 在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。
本实施例中,所述的机床上的参数,具体包括:
首先,渐开线内花键参数,比如要加工某一内花键,其最终要达到以下参数要求:
模数m为1,齿数z为17,压力角α为20°,变位系数x为0.8,大径Dw为Φ19.3min,小径为Φ17+0.1 0跨距棒Wi为14.994+0.071 0,量棒直径K为Φ2。
其次,渐开线外花键,外花键检具的参数,其最终要达到以下参数要求:
模数m为1,齿数z为17,压力角α为20°,变位系数x为0.8,大径dl为Φ18.80 -0.052,小径dr为Φ16.60 -0.1,跨距棒M2为21.026~21.100,量棒直径U为Φ2。
本方案中,电极加工的具体步骤为:通过内花键试样的加工,用外花键检具检测试样的合理性,从而确定电极的准确。
本方案中,与现有技术中内花键的加工方法相比,采用电火花脉冲法加工,优势在于:对于硬度大的都可以加工,打破原来的只有在热处理前加工的插齿、拉齿工艺,而电火花脉冲法可以在淬火热处理前和淬火热处理后加工,不限于材料硬度的限制。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S1曲轴夹持前还包括夹持装置的固定,所述夹持装置的固定具体为:通过机床上的磁吸装置,将与之匹配的磁性的夹持装置固定于机床上。
充分利用机床本身带有磁盘的优势,直接实现了V型块等的固定,为曲轴的夹持做好了准备。
进一步地,所述步骤S1曲轴夹持后步骤S2曲轴对正前还包括曲轴固定,所述曲轴固定具体为:所述夹持装置设有固定件,所述夹持装置夹持住曲轴端部后,所述固定件将曲轴压紧于夹持装置的夹持部上。
通过进一步地的紧固,确保了整个加工中曲轴的稳定。
具体地,所述步骤S2曲轴对正具体为:通过百分表打垂直度进行对正,使得百分表的垂直度小于等于0.01mm。
调整垂直度,曲轴垂直于机床,便于加工。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S2曲轴对正步骤之后步骤S3中心对正步骤之前还包括安全距离调整,所述安全距离调整为:调整机床上电极与待加工曲轴端的距离,使得两者之间的距离大于等于1mm。
调整安全距离,避免曲轴加工中,误操作,使得曲轴的内花键加工失败或其它位置得到误操作的加工。
作为本发明的进一步改进,所述安全距离调整步骤后,还包括电极中心找正,所述电极中心找正具体为:用百分表找正电极的四个方向,以找正电极的中心。
通过找正方电极的中心,以便于后面电极中心与内花键外圆的对准,提高加工准确度。具体地,电极的中心通过与机床上的旋转主轴连接,找正主轴的中心进而找到内花键的中心。
进一步地,所述电极中心找正步骤后,还包括待加工内花键外圆的找正,所述待加工内花键外圆的找正具体为:通过百分表找正内花键孔外圆,使跳动量≤0.01mm。
作为本发明的进一步改进,所述步骤S43中心对正具体为:根据内花键孔外圆的直径,得出中心的半径,使得电极中心就与曲轴内花键中心对正。
具体地,当电极与曲轴中心找正后,通过百分表打外圆的跳动在0.01mm之内,此时内花键的基准外圆中心找正,电极移动半径值,中心对正。本实施例中,机床上的主轴连接电极,将表吸在电极主轴上,打曲轴内花键外圆的跳动在0.01mm之内,垂直度前面已找正,说明主轴与曲轴在同一条线上,误差为0.01mm。
实施例1:
参照附图1所示,本发明需要加工得到附图3中的内花键10,具体地,通过附图1-2中的设备,采用现有的MP-50型号的电火花加工机床1,其上设置磁盘2,其控制界面设有磁盘控制按钮以及控制电机5的控制按钮,同时,采用现有的V型块3,其通过磁盘2磁吸于电火花加工机床1上,然后控制电极5的相关参数,实现内花键10的加工。
本实施例中,电火花相关参数的调整,可以参照内孔加工技术,其均为已知技术,然后调整到合适参数,即可实现对曲轴内花键的加工。
本发明在加工时,主要通过调整以下参数:
第一,渐开线内花键参数,比如要加工某一内花键,其最终要控制以下参数:
模数m,齿数z,压力角α,变位系数x,大径Dw,小径为Φ跨距棒Wi,量棒直径K。
第二,渐开线外花键,外花键检具的参数,其最终要控制以下参数:
模数m,齿数z,压力角α,变位系数x,大径dl,小径dr,跨距棒M2,量棒直径U。
本发明中,应用电火花加工曲轴内花键,现有技术中,电火花成型机机床主要用途和适用范围该设备主要用于对各类模具、精密零部件制造等各种导电体的复杂型腔和曲面形体加工。具有加工精度高,光洁度高、速度快等特点。电火花成型机机床外观设计美观大方,结构设计合理紧凑,机械结构坚固结实。机床在结构特性,具有极强的实用性功能。其主要用于内孔加工,而曲轴尤其是汽车制动中曲轴的内花键加工,加工工艺多以热处理前加工的插齿、拉齿工艺,其对于加工材料有限制,难以加工材料硬度大、质量轻的曲轴,本发明创新性的将用于内孔加工的电火花脉冲加工法用于内花键加工,为曲轴内花键加工,提供了一种新加工方法。
本发明中的曲轴,其主要用于舷外机、无人机上,该曲轴的开发,对进一步开拓航空领域、工程机械发动机零部件市场具有重大的意义。
本发明中,曲轴的主要参数为:该曲轴长度390~440mm,重量10-12Kg,主轴颈直径φ60mm,连杆颈直径φ50mm,止推开档24mm,回转半径R46mm。
本发明中的方法,由于采用的电火花脉冲法加工原理,故可以用于淬火前或淬火后的曲轴内花键加工,无需考虑硬度;而现有传统插齿、拉齿技术中的内花键加工方法,仅能在淬火前硬度较小时进行曲轴的内花键加工方法,淬火后由于硬度高,无法加工。因此,与现有技术相比,本发明中的曲轴内花键加工方法,无需考虑硬度,适用范围更广。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效。

Claims (8)

1.一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1曲轴夹持:通过固定于机床上的夹持装置,将曲轴远离待加工的一端夹持于机床上;
S2曲轴对正:通过百分表进行对正,使得曲轴的中心线与机床垂直;
S3中心对正:调整机床上的电极,使其与曲轴上待加工一端内花键的中心对正;
S4内花键加工:通过调整机床上的参数,使其输出匹配与内花键加工相匹配的电极,实现电机对曲轴内花键的加工。
2.根据权利要求1所述的一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,其特征在于,所述步骤S1曲轴夹持前还包括夹持装置的固定,所述夹持装置的固定具体为:
通过机床上的磁吸装置,将与之匹配的磁性的夹持装置固定于机床上。
3.根据权利要求1所述的一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,其特征在于,所述步骤S1曲轴夹持后步骤S2曲轴对正前还包括曲轴固定,所述曲轴固定具体为:
所述夹持装置设有固定件,所述夹持装置夹持住曲轴端部后,所述固定件将曲轴压紧于夹持装置的夹持部上。
4.根据权利要求1所述的一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,其特征在于,所述步骤S2曲轴对正具体为:通过百分表打垂直度进行对正,使得曲轴与机床装夹垂直,垂直度误差小于等于0.01mm。
5.根据权利要求1所述的一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,其特征在于,所述步骤S2曲轴对正步骤之后步骤S3中心对正步骤之前还包括安全距离调整,所述安全距离调整为:调整机床上电极与待加工曲轴端的距离,使得两者之间的距离大于等于1mm。
6.根据权利要求5所述的一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,其特征在于,所述安全距离调整步骤后,还包括电极中心找正,所述电极中心找正具体为:用百分表找正电极的四个方向,以找正电极的中心。
7.根据权利要求6所述的一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,其特征在于,所述电极中心找正步骤后,还包括待加工内花键外圆的找正,所述待加工内花键外圆的找正具体为:通过百分表找正内花键孔外圆,使跳动量≤0.01mm。
8.根据权利要求7所述的一种利用电火花脉冲法加工曲轴内花键的方法,其特征在于:所述步骤S43中心对正具体为:根据内花键孔外圆的直径,得出中心的半径,使得电极中心就与曲轴内花键中心对正。
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