CN114799378B - 一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，属于微齿轮凸模电火花线切割技术领域。该方法分为定位块制备和微齿轮凸模分段多次切割两部分。首先在电火花线切割机床上完成定位块中齿形定位槽和避空区的多次切割，制备好的定位块留在机床上。然后在同一个加工坐标系，在机床上相对定位块移动一个设定的位置，完成微齿轮凸模非支撑段齿形的多次切割，支撑段齿形的第一次切割；最后将带有支撑段的微齿轮凸模装夹至定位块，对支撑段齿形精准的多次切割，完成微齿轮凸模全部齿形的多次切割。本发明解决了凸模类零件多次切割保留的支撑段难以去除的问题，采用电火花线切割多次切割完成了微齿轮凸模的精密制造，实现了技术上的进步。
Description
技术领域
本发明涉及一种微齿轮凸模电火花线切割工艺方法。特别是涉及一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法。
背景技术
齿轮传动是一种重要的传递动力或运动的形式。随着微器件在各领域的广泛应用，尺寸精度高、表面质量好的微齿轮需求量与之增加，微塑性成型具有生产效率高、成型质量好、生产成本低等特点，适用于大批量生产微齿轮，但是相应模具中微齿轮凸模的制造是难点。
关于微齿轮的制造，微刻蚀加工技术、LIGA技术、UV-LIGA技术工艺复杂、成本过高、加工材料受限；微细切削加工技术，加工存在切削应力，难以在过硬的金属材料上加工，并且加工的微齿轮长径比不能过大。微细电火花线切割加工技术可以切割微齿轮凸模，但是切割后存在微齿轮凸模齿形不完整的问题。有学者切割微齿轮凸模时，在齿顶上预留出尖角，再用砂纸将尖角去除，这种方法完全依赖人工操作，无法保证微齿轮凸模整体形状精度和尺寸。关于凸模类零件多次切割保留的支撑段去除问题，在磨床上磨削去除支撑段是一种常见有效的方法，但是对于回转体类凸模，尤其是微凸模类零件，该工艺方法适用性不强。因此，探究如何实现微齿轮凸模的精密制造，特别是通过常规电火花线切割机床多次切割的工艺方法很有必要，为电火花线切割加工微凸模类零件提供关键技术支持。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，为了克服现有技术的不足，提供一种能够实现微齿轮凸模精密制造的用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法。
本发明所采用的技术方案是：一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，包括如下步骤：
1)在备好的定位块板料的上表面和右侧面采用钻孔机或者电火花小孔机依次加工出穿丝孔和导向孔，所述的穿丝孔和导向孔的中心线在同一平面，并且导向孔的深度贯通至穿丝孔即可，完成定位块的预加工并卸下；
2)将预加工后的定位块装夹至慢走丝电火花线切割机床工作台，设置定位块的切割加工坐标系和第一次切割加工参数，将慢走丝电火花线切割机床的电极丝贯穿穿丝孔，按照微齿轮凸模的齿形，通过电极丝在预加工后的定位块中切割出齿形定位槽和避空区，并在齿形定位槽的槽底部区域同时切割出微齿轮凸模齿顶部分的避空区，确保齿形定位槽与微齿轮凸模完全是通过一个齿形的渐开线面进行定位，并且齿形定位槽的中心面与导向孔的中心线在同一平面，完成定位块定位区域的第一次切割加工，形成定位块的整体结构；
3)设置定位块的第二次切割加工参数，通过电极丝对第一次切割加工后的定位块中的齿形定位槽和避空区进行起到修正作用的第二次切割加工；
4)设置定位块的第三次切割加工参数，通过电极丝对第二次切割加工后的定位块中的齿形定位槽和避空区进行起到修光作用的第三次切割加工，得到最终的定位块；
5)在慢走丝电火花线切割机床工作台相对定位块移动一个设定的位置处，装夹上用于切割微齿轮凸模的板料，并设置微齿轮凸模的切割加工坐标系和第一次切割加工参数，微齿轮凸模的切割加工坐标系与定位块的切割加工坐标系是同一个加工坐标系，微齿轮凸模的第一次切割加工参数与定位块的第一次切割加工参数相同，通过电极丝完成微齿轮凸模非支撑段齿形的第一次切割加工；
6)设置微齿轮凸模非支撑段齿形的第二次切割加工参数，通过电极丝对第一次切割加工后的微齿轮凸模非支撑段的齿形进行起到修正作用的第二次切割加工；
7)设置微齿轮凸模非支撑段齿形的第三次切割加工参数，通过电极丝对第二次切割加工后的微齿轮凸模非支撑段的齿形进行起到修光作用的第三次切割加工；
8)设置微齿轮凸模支撑段齿形的切割加工坐标系和第一次切割加工参数，所述切割加工坐标系和第一次切割加工参数与第一次切割加工微齿轮凸模非支撑段的齿形时相同，通过电极丝对微齿轮凸模支撑段齿形进行第一次切割加工，使微齿轮凸模的半成品从用于切割微齿轮凸模的板料中脱落；
9)将弹簧装配至夹紧轴上，将橡胶垫帽固定在夹紧轴的一端，然后将夹紧轴装配至定位块的避空区侧边的导向孔，并使夹紧轴固定有橡胶垫帽的一端位于避空区内，从避空区外侧拉动夹紧轴，将微齿轮凸模的半成品按照加工非支撑段齿形时的形态移动至位于慢走丝电火花线切割机床工作台上的定位块内，并使一侧的一个齿定位至所述齿形定位槽内，松开夹紧轴，使弹簧处于压缩状态，橡胶垫帽与微齿轮凸模的半成品另一侧接触夹紧，完成在定位块上的装夹，此状态下的支撑段齿形为远离齿形定位槽和橡胶垫帽的，采用非支撑段齿形的切割加工坐标系和非支撑段齿形的第二次切割和第三次切割的加工参数，完成对微齿轮凸模的支撑段处齿形的第二次切割加工和第三次切割加工；
10)将微齿轮凸模从定位块上取出，完成电火花线切割微齿轮凸模全部齿形的多次切割。
步骤1)中所述的定位块板料与用于切割微齿轮凸模的板料厚度和材质相同。
步骤2)中所述的加工参数，包括：峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔、空载电压。
对定位块进行三次切割的加工轨迹相同，并且每次切割所设置的加工参数种类相同，每次切割的加工参数值为：第一次加工参数值所控制的放电能量大于第二次加工参数值所控制的放电能量，第二次加工参数值所控制的放电能量大于第三次加工参数值所控制的放电能量。
步骤6)设置的加工参数与对定位块进行第二次切割加工所设置的加工参数相同。
步骤7)设置的加工参数与对定位块进行第三次切割加工所设置的加工参数相同。
步骤9)中所述的橡胶垫帽的外径大于弹簧的外径，夹紧轴与导向孔间隙配合。
本发明的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，定位块和微齿轮凸模所用坯料的材质以及厚度相同，采用相同电火花线切割工艺参数多次切割出的齿形定位槽和微齿轮凸模齿形精度高，利于后续支撑段齿形多次切割时，微齿轮凸模在定位块中精准的定位。定位块齿形定位槽靠近齿顶处避空，确保齿形定位槽与微齿轮凸模完全是通过一个齿形的渐开线面进行定位。采用橡胶垫帽作用在已多次切割的齿形上进行夹紧，避免了对已加工齿形的伤害。定位块上齿形定位槽的多次切割和微齿轮凸模的分段多次切割，都是在同一加工坐标完成的，通过慢走丝电火花线切割机床精密的运动精度，确保微齿轮凸模两段齿形多次切割之间的精准衔接。本发明解决了凸模类零件多次切割保留的支撑段难以去除的问题，采用常规电火花线切割多次切割方法完成了微齿轮凸模的精密制造，拓宽了微凸模类零件制造工艺种类，实现了技术上的进步。
附图说明
图1是本发明中预加工后的定位块的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是本发明中加工后的定位块的结构示意图；
图4是本发明中微齿轮凸模的齿与定位块的齿形定位槽定位配合的结构示意图；
图5是本发明中定位块上齿形定位槽与微齿轮凸模板料上微齿轮凸模位置关系示意图；
图6是本发明中夹紧零件装配至定位块上的结构示意图；
图7是本发明中微齿轮凸模装夹至定位块上的结构示意图。
图中
1：微齿轮凸模 2：齿形定位槽
3：定位块 4：支撑段
5：电极丝 6：弹簧
7：导向孔 8：夹紧轴
9：橡胶垫帽 10：避空区
11：穿丝孔 12：慢走丝电火花线切割机床工作台
13：板料
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法做出详细说明。
本发明的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，包括如下步骤：
1)如图1、图2所示，在备好的定位块板料的上表面和右侧面采用钻孔机或者电火花小孔机依次加工出穿丝孔11和导向孔7，所述的穿丝孔11和导向孔7的中心线在同一平面，并且导向孔7的深度贯通至穿丝孔11即可，完成定位块3的预加工并卸下，其中所述的定位块板料与用于切割微齿轮凸模1的板料13厚度和材质相同；
2)将预加工后的定位块3装夹至慢走丝电火花线切割机床工作台12，设置定位块3的切割加工坐标系和第一次切割加工参数，所述的加工参数，包括：峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔、空载电压。如图3所示，将慢走丝电火花线切割机床的电极丝5贯穿穿丝孔11，按照微齿轮凸模1的齿形，通过电极丝5在预加工后的定位块3中切割出齿形定位槽2和避空区10，并在齿形定位槽2的槽底部区域同时切割出微齿轮凸模1齿顶部分的避空区，确保齿形定位槽2与微齿轮凸模1完全是通过一个齿形的渐开线面进行定位，齿形定位槽2和槽底部的避空区与微齿轮凸模1上的一个齿定位配合后如图4所示，并且齿形定位槽2的中心面与导向孔7的中心线在同一平面，便于微齿轮凸模1夹紧时，夹紧力相对定位面的均匀分布，使定位更可靠，完成定位块3定位区域的第一次切割加工，形成定位块3的整体结构；
3)设置定位块3的第二次切割加工参数，通过电极丝5对第一次切割加工后的定位块3中的齿形定位槽2和避空区10进行起到修正作用的第二次切割加工；
4)设置定位块3的第三次切割加工参数，通过电极丝5对第二次切割加工后的定位块3中的齿形定位槽2和避空区10进行起到修光作用的第三次切割加工，得到最终的定位块3；
上述，对定位块3进行三次切割的加工轨迹相同，并且每次切割所设置的加工参数种类相同，每次切割的加工参数值为：第一次加工参数值所控制的放电能量大于第二次加工参数值所控制的放电能量，第二次加工参数值所控制的放电能量大于第三次加工参数值所控制的放电能量。
5)如图5所示，在慢走丝电火花线切割机床工作台12相对定位块3移动一个设定的位置处，装夹上用于切割微齿轮凸模1的板料13，并设置微齿轮凸模1的切割加工坐标系和第一次切割加工参数，微齿轮凸模1的切割加工坐标系与定位块3的切割加工坐标系是同一个加工坐标系，微齿轮凸模1的第一次切割加工参数与定位块3的第一次切割加工参数相同，通过电极丝5完成微齿轮凸模非支撑段齿形的第一次切割加工；
6)设置微齿轮凸模1非支撑段齿形的第二次切割加工参数，设置的加工参数与对定位块3进行第二次切割加工所设置的加工参数相同，通过电极丝5对第一次切割加工后的微齿轮凸模1非支撑段的齿形进行起到修正作用的第二次切割加工；
7)设置微齿轮凸模1非支撑段齿形的第三次切割加工参数，设置的加工参数与对定位块3进行第三次切割加工所设置的加工参数相同，通过电极丝5对第二次切割加工后的微齿轮凸模1非支撑段的齿形进行起到修光作用的第三次切割加工；切割出的微齿轮凸模1非支撑段的齿形与完成加工的定位块3上的齿形定位槽2完全吻合，如图4所示，这样利于后续去除支撑段4多次切割时，微齿轮凸模1在定位块3上的精准定位；
8)设置微齿轮凸模1支撑段4齿形的切割加工坐标系和第一次切割加工参数，所述切割加工坐标系和第一次切割加工参数与第一次切割加工微齿轮凸模1非支撑段的齿形时相同，通过电极丝5对微齿轮凸模1支撑段4齿形进行第一次切割加工，使微齿轮凸模1的半成品从用于切割微齿轮凸模1的板料13中脱落。；
9)如图6、图7所示，将弹簧6装配至夹紧轴8上，将橡胶垫帽9固定在夹紧轴8的一端，然后将夹紧轴8装配至定位块3的避空区10侧边的导向孔7，并使夹紧轴8固定有橡胶垫帽9的一端位于避空区10内，从避空区外侧拉动夹紧轴8，将微齿轮凸模1的半成品按照加工非支撑段齿形时的形态移动至位于慢走丝电火花线切割机床工作台12上的定位块3内，并使一侧的一个齿形定位至所述齿形定位槽2内，松开夹紧轴8，使弹簧6处于压缩状态，橡胶垫帽9与微齿轮凸模1的半成品另一侧接触夹紧，完成在定位块3上的装夹，此状态下支撑段齿形为远离齿形定位槽2和橡胶垫帽9，采用非支撑段齿形的切割加工坐标系和非支撑段齿形的第二次切割和第三次切割的加工参数，完成对微齿轮凸模1的支撑段4处齿形的第二次切割加工和第三次切割加工；
所述的橡胶垫帽9的外径大于弹簧6的外径，夹紧轴8与导向孔7间隙配合。
10)将微齿轮凸模1从定位块3上取出，完成电火花线切割微齿轮凸模1全部齿形的多次切割。采用本发明的工艺方法，可以完成微齿轮凸模的多次切割，实现微齿轮凸模的精密制造。
本发明的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法中，对定位块3和微齿轮凸模1的加工都是要进行三次切割，每次切割都要重新设置加工参数值，主要是为了提高成型质量和表面质量，其中，第一切割是为了获得定位块3和微齿轮凸模1的形状，第二次切割是为了提高定位块3和微齿轮凸模1的尺寸精度，第三次切割是为了提高定位块3和微齿轮凸模1的表面质量。
Claims (7)
1.一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在备好的定位块板料的上表面和右侧面采用钻孔机或者电火花小孔机依次加工出穿丝孔(11)和导向孔(7)，所述的穿丝孔(11)和导向孔(7)的中心线在同一平面，并且导向孔(7)的深度贯通至穿丝孔(11)即可，完成定位块(3)的预加工并卸下；
2)将预加工后的定位块(3)装夹至慢走丝电火花线切割机床工作台(12)，设置定位块(3)的切割加工坐标系和第一次切割加工参数，将慢走丝电火花线切割机床的电极丝(5)贯穿穿丝孔(11)，按照微齿轮凸模(1)的齿形，通过电极丝(5)在预加工后的定位块(3)中切割出齿形定位槽(2)和避空区(10)，并在齿形定位槽(2)的槽底部区域同时切割出微齿轮凸模(1)齿顶部分的避空区，确保齿形定位槽(2)与微齿轮凸模(1)完全是通过一个齿形的渐开线面进行定位，并且齿形定位槽(2)的中心面与导向孔(7)的中心线在同一平面，完成定位块(3)定位区域的第一次切割加工，形成定位块(3)的整体结构；
3)设置定位块(3)的第二次切割加工参数，通过电极丝(5)对第一次切割加工后的定位块(3)中的齿形定位槽(2)和避空区(10)进行起到修正作用的第二次切割加工；
4)设置定位块(3)的第三次切割加工参数，通过电极丝(5)对第二次切割加工后的定位块(3)中的齿形定位槽(2)和避空区(10)进行起到修光作用的第三次切割加工，得到最终的定位块(3)；
5)在慢走丝电火花线切割机床工作台(12)相对定位块(3)移动一个设定的位置处，装夹上用于切割微齿轮凸模(1)的板料(13)，并设置微齿轮凸模(1)的切割加工坐标系和第一次切割加工参数，微齿轮凸模(1)的切割加工坐标系与定位块(3)的切割加工坐标系是同一个加工坐标系，微齿轮凸模(1)的第一次切割加工参数与定位块(3)的第一次切割加工参数相同，通过电极丝(5)完成微齿轮凸模非支撑段齿形的第一次切割加工；
6)设置微齿轮凸模(1)非支撑段齿形的第二次切割加工参数，通过电极丝(5)对第一次切割加工后的微齿轮凸模(1)非支撑段的齿形进行起到修正作用的第二次切割加工；
7)设置微齿轮凸模(1)非支撑段齿形的第三次切割加工参数，通过电极丝(5)对第二次切割加工后的微齿轮凸模(1)非支撑段的齿形进行起到修光作用的第三次切割加工；
8)设置微齿轮凸模(1)支撑段(4)齿形的切割加工坐标系和第一次切割加工参数，所述切割加工坐标系和第一次切割加工参数与第一次切割加工微齿轮凸模(1)非支撑段的齿形时相同，通过电极丝(5)对微齿轮凸模(1)支撑段(4)齿形进行第一次切割加工，使微齿轮凸模(1)的半成品从用于切割微齿轮凸模(1)的板料(13)中脱落；
9)将弹簧(6)装配至夹紧轴(8)上，将橡胶垫帽(9)固定在夹紧轴(8)的一端，然后将夹紧轴(8)装配至定位块(3)的避空区(10)侧边的导向孔(7)，并使夹紧轴(8)固定有橡胶垫帽(9)的一端位于避空区(10)内，从避空区外侧拉动夹紧轴(8)，将微齿轮凸模(1)的半成品按照加工非支撑段齿形时的形态移动至位于慢走丝电火花线切割机床工作台(12)上的定位块(3)内，并使一侧的一个齿定位至所述齿形定位槽(2)内，松开夹紧轴(8)，使弹簧(6)处于压缩状态，橡胶垫帽(9)与微齿轮凸模(1)的半成品另一侧接触夹紧，完成在定位块(3)上的装夹，此状态下的支撑段齿形为远离齿形定位槽(2)和橡胶垫帽(9)的，采用非支撑段齿形的切割加工坐标系和非支撑段齿形的第二次切割和第三次切割的加工参数，完成对微齿轮凸模(1)的支撑段(4)处齿形的第二次切割加工和第三次切割加工；
10)将微齿轮凸模(1)从定位块(3)上取出，完成电火花线切割微齿轮凸模(1)全部齿形的多次切割。
2.根据权利要求1所述的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，其特征在于，步骤1)中所述的定位块板料与用于切割微齿轮凸模(1)的板料(13)厚度和材质相同。
3.根据权利要求1所述的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，其特征在于，步骤2)中所述的加工参数，包括：峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔、空载电压。
4.根据权利要求1所述的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，其特征在于，对定位块(3)进行三次切割的加工轨迹相同，并且每次切割所设置的加工参数种类相同，每次切割的加工参数值为：第一次加工参数值所控制的放电能量大于第二次加工参数值所控制的放电能量，第二次加工参数值所控制的放电能量大于第三次加工参数值所控制的放电能量。
5.根据权利要求1所述的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，其特征在于，步骤6)设置的加工参数与对定位块(3)进行第二次切割加工所设置的加工参数相同。
6.根据权利要求1所述的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，其特征在于，步骤7)设置的加工参数与对定位块(3)进行第三次切割加工所设置的加工参数相同。
7.根据权利要求1所述的一种用于微齿轮凸模电火花线切割多次切割工艺方法，其特征在于，步骤9)中所述的橡胶垫帽(9)的外径大于弹簧(6)的外径，夹紧轴(8)与导向孔(7)间隙配合。
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