CN116652533B - 具有齿状纹面的精密零件加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有齿状纹面的精密零件加工方法，用于加工精密零件的斜面，所述具有齿状纹面的精密零件加工方法包括以下步骤：对精密零件的斜面进行加工，在斜面的两端形成圆角，并对斜面进行电极加工，得到凹槽；预备第一电极，所述第一电极具有多个相互平行设置的电极头，每个电极头上均具有多个驼峰，每个电极头上的驼峰相互交错设置；依次采用每个电极头在所述凹槽内进行加工，得到具有连续齿状纹面的精密零件。通过改进斜面的复杂纹面加工方法，由现有的单电极一次加工分散为多个互补的电极的多次加工，解决了电极CNC加工齿状零件的精度。
Description
技术领域
本发明涉及精密加工技术领域，尤其涉及一种具有齿状纹面的精密零件加工方法。
背景技术
当下，CNC电极加工技术已广泛应用于航空、汽车、电子、机械制造等精密零件加工领域，CNC电极加工是一种基于计算机数控技术和电火花放电原理的加工方法。该方法使用具有特定形状和尺寸的电极，在工件表面引入电火花放电，将工件表面的材料腐蚀或剥离，从而实现对工件形状和尺寸的高精度加工。但是该加工技术仍然存在某些局限性，无法满足所有加工需求。
目前，在一些特定的加工需求中，由于产品设计的复杂性或者形状的特殊性，传统的CNC电极加工存在局限性。例如，在制作一种斜面具有复杂齿形纹面的精密零件时，由于这些齿形纹面排布密集、形状复杂、位于斜面等特殊性质，现有的CNC电极加工难以将该产品一次成型，加工的精度低、效率差，产品品控无法保证。
因此，有必要提出一种新的电极加工精密零件的方法，以解决目前存在的加工缺陷和局限性。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种具有齿状纹面的精密零件加工方法，针对特定的产品形状和加工需求设计专用的电极，采用该特制的电极，并通过多次加工，解决现有复杂形状精密零件加工的精度和效率问题。
为实现上述目的，本发明提出的一种具有齿状纹面的精密零件加工方法的方法，用于加工精密零件的斜面，包括以下步骤：
对精密零件的斜面进行加工，在斜面的两端形成圆角，并对斜面进行电极加工，得到凹槽；
预备第一电极，所述第一电极具有多个相互平行设置的电极头，每个电极头上均具有多个驼峰，每个电极头上的驼峰相互交错设置；
依次采用每个电极头在所述凹槽内进行加工，得到具有连续齿状纹面的精密零件；
其中，得到的精密零件光洁度控制在Ra0.15以内，且加工寸法精度控制在0.01mm。
优选的，所述预备第一电极具体包括步骤：
取第一电极粗胚，所述第一电极粗胚上设置有多个电极头，多个电极头相互平行设置；
采用磨床对每个电极头进行加工，得到多个具有斜面的电极头；
采用第一刀具在电极头的斜面上进行加工，得到具有多个驼峰的电极头，其中，各个电极头上的驼峰相互交错设置；
采用第二刀具对所述驼峰进行加工，在所述驼峰的顶部形成齿状纹面，得到第一电极。
优选的，所述采用第一刀具在电极头的斜面上进行加工，得到具有多个驼峰的电极头具体包括步骤：
选择第一刀具；
调控第一刀具的转速为18000r/min、进给速度为1mm/rev以及一刃切削量为0.027mm，其中，面切削深度为0.02mm；
采用等高顺铣进行精加工，在电极头的斜面上切削出多个凹形槽，得到具有多个驼峰的电极头。
优选的，所述采用第二刀具对所述驼峰进行加工，在所述驼峰的顶部形成齿状纹面具体包括步骤：
选择第二刀具；
调控第二刀具的转速为18000r/min、进给速度为1mm/rev以及一刃切削量为0.027mm，其中，面切削深度为0.01mm，每次切削步距为0.01mm；
采用平行铣削45°对所述驼峰进行精加工，在所述驼峰的顶部形成齿状纹面。
优选的，所述保持精密零件和所述第一电极的高度不变，依次采用每个电极头在所述凹槽内进行加工，得到具有连续齿状纹面的凹槽具体包括步骤：
保持精密零件和所述第一电极的高度不变，所述电极头和所述凹槽的底部高度差小于1mm；
依次采用每个电极头以圆摇加工的方式在所述凹槽内以0.15mm/rev的进给速度进行粗加工，得到具有连续齿状纹面的凹槽粗坯；
再次采用每个电极头以圆摇加工的方式在所述凹槽粗坯内以0.05mm/rev的进给速度进行细加工，在凹槽内形成连续齿状纹面。
优选的，在所述保持精密零件和所述第一电极的高度不变，依次采用每个电极头在所述凹槽内进行加工，得到具有连续齿状纹面的凹槽之后，还包括步骤：
采用磨床对所述精密零件除凹槽外的面进行修正加工；
采用线割对所述精密零件的凹槽进行修正加工，保证所述凹槽的尺寸公差在0.005mm以内。
优选的，所述对精密零件的斜面进行加工，在斜面的两端形成圆角，并对斜面进行电极加工，得到凹槽具体包括：
采用第二电极对所述精密零件的斜面进行加工，得到两端带有圆角的斜面；
采用第三电极加工在斜面的中部进行多次细加工，得到宽度小于所述斜面的凹槽。
优选的，所述第一刀具采用的是切削硬度为HRC35-40以及参数规格为D1-M8-50L的刀具。
优选的，所述第二刀具采用的是切削硬度为HRC35-40以及参数规格为D1-R0.5-M8-50L的刀具。
优选的，在所述对精密零件的斜面进行加工，在斜面的两端形成倒圆角，并对斜面进行电极加工，得到凹槽之前，还包括步骤：
采用磨床加工，得到精密零件的斜面，精密零件各个面的光洁度控制在Ra0.1以内，且加工寸法精度控制在0.01mm。
本发明的有益效果在于：针对特定的产品形状和加工需求设计专用的电极，采用该特制电极上多个位置互补的电极头进行加工，解决了现有复杂形状精密零件的加工精密度难题。专用电极的设计可以满足不同产品形状和加工需求的要求，具有广泛的适应性。
同时，在一个电极上设计多个形状各异的电极头，通过各个位置互补的电极头分别对精密零件的各位置进行电极加工，各位置的多处形状结合形成所需加工的连续形状，节约了加工成本和时间，提高了电极加工的效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明的实施例中具有齿状纹面的精密零件加工方法的流程图；
图2为本发明的实施例中具有齿状纹面的精密零件加工方法的S200的细化流程图；
图3为本发明的实施例中具有齿状纹面的精密零件加工方法的S230的细化流程图；
图4为本发明的实施例中具有齿状纹面的精密零件加工方法的S240的细化流程图；
图5为本发明的实施例中工作流程的结构示意图；
图6为本发明的实施例中步骤S100之后的精密零件的结构示意图；
图7为本发明的实施例中步骤S300过程中的精密零件的结构示意图；
图8为本发明的实施例中步骤S300之后的精密零件的结构示意图。
附图标号说明：
第一电极1；第一电极头11；驼峰12；第二电极2；第三电极3；精密零件4；圆角41；凹槽42；齿状纹面43.
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参见图1，本发明的实施例提出一种具有齿状纹面的精密零件加工方法，用于加工精密零件的斜面，所述具有齿状纹面的精密零件加工方法包括以下步骤：
S100、对精密零件的斜面进行加工，在斜面的两端形成圆角，并对斜面进行电极加工，得到凹槽；
S200、预备第一电极，所述第一电极具有多个相互平行设置的电极头，每个电极头上均具有多个驼峰，每个电极头上的驼峰相互交错设置；
S300、依次采用每个电极头在所述凹槽内进行加工，得到具有连续齿状纹面的精密零件；
其中，得到的精密零件光洁度控制在Ra0.15以内，且加工寸法精度控制在0.01mm。
其中，在本实施例中，参见图8，齿状纹面43是指一种具有成排齿状凸起的表面纹理结构，连续齿状纹面是指等距离排列的、形状一致的齿状结构，其通常见于工程领域，用于增加摩擦力、提供更好的防滑效果或实现特殊的功能要求。
在上述实施例的步骤中，步骤S100和步骤S200并不一定要按照特定的顺序执行，而是可以在实际应用中根据需要进行灵活调换和组合。例如，可以先执行步骤S200再执行步骤S100，或者直接跳过其中一个步骤等。这种调换和组合的方式不影响本发明方案的本质思想和实现效果，同时还能够根据实际需要进行更加精细和高效的优化，因此属于本发明技术方案的优化实施方式之一。
在该实施例中，步骤S100首先加工出精密零件的斜面处复杂度相对较低的形状，此处的加工工艺可采用磨床、线割以及电极之一的加工方式。具体而言，可以采用磨床方法将工件固定在旋转的磨轮下，利用磨轮与工件相对运动的方式，逐渐削减工件上的材料，从而形成精确的斜面。线割方法则是通过极细的金属丝或线切割工件表面上的材料，以达到精密的加工效果。电极加工则是使用专门制作的电极，通过放电加工的方法来去除工件表面的材料，从而形成所需的形状。进行此步骤的目的是为了在后续细加工中降低工艺复杂度，同时满足加工精度要求。同时，针对精密零件斜面的形状需求，步骤S200根据工程图设计特制的第一电极，所述第一电极上具有多个位置互补的电极头。实际加工过程中，将待加工的精密零件保持高度不变，依次经过各个电极头，每次加工过程抬高电极头的1mm深度，如果尺寸不合格可往下加深度1mm以内，通过多个相互交错、驼峰位置互补的电极头分别对精密零件一斜面处的各位置进行加工，各位置的多处相同形状结合形成所述加工的连续形状，从而有效提高了加工精度，节约了加工成本和时间，提高了电极加工的效率。
在本实施例中，参见图2，步骤S200具体包括步骤：
S210、取第一电极粗胚，所述第一电极粗胚上设置有多个电极头，多个电极头相互平行设置；
S220、采用磨床对每个电极头进行加工，得到多个具有斜面的电极头；
S230、采用第一刀具在电极头的斜面上进行加工，得到具有多个驼峰的电极头，其中，各个电极头上的驼峰相互交错设置；
S240、采用第二刀具对所述驼峰进行加工，在所述驼峰的顶部形成齿状纹面，得到第一电极。
在该实施例中，步骤S210中的具有多个电极头中的第一电极粗胚可以采购定制特定规格的电极，或者可以采购到成型的电极后，再经过切割、磨边等工序制备获得特定规格的具有多电极头的电极粗坯，如步骤S220中便采用磨床进一步对所述电机粗胚的电极头加工得到具有斜面的电极头。步骤S230和步骤S240分别对电极头的电极面积和形状进行加工，从而保证后续使用第一电极加工得到的精密零件的形状位置和形状图案，其中采用刀具加工具体指的是使用特定规格的螺纹将选择的刀具连接到CNC机床，并通过CNC加工电极，其中加工第一电极的过程中保证尺寸偏差在0.01以内，并用显微镜检查加工情况、保证加工后的电极头表面无毛刺，且得到的第一电极光洁度Ra0.2以内。
在本实施例中，参见图3，步骤S230具体包括步骤：
S231、选择第一刀具；
S232、调控第一刀具的转速为18000r/min、进给速度为1mm/rev以及一刃切削量为0.027mm，其中，面切削深度为0.02mm；
S233、采用等高顺铣进行精加工，在电极头的斜面上切削出多个凹形槽，得到具有多个驼峰的电极头。
其中，作为优选实施例，所述第一刀具采用的是切削硬度为HRC35-40以及参数规格为D1-M8-50L的刀具。
在本实施例中，采用等高顺铣在所述第一电极的电极头斜面上间隔切削出多个等高的凹槽，从而形成多个间距和高度相同的驼峰，其中，转速的单位r/min为每分钟多少转，进给速度的单位mm/rev为每圈进给多少毫米，一刃切削量的单位mm为单次切削进给时刀具前进多少毫米的距离。
在本实施例中，参见图4，步骤S240具体包括步骤：
S241、选择第二刀具；
S242、调控第二刀具的转速为18000r/min、进给速度为1mm/rev以及一刃切削量为0.027mm，其中，面切削深度为0.01mm，每次切削步距为0.01mm；
S243、采用平行铣削45°对所述驼峰进行精加工，在所述驼峰的顶部形成齿状纹面，得到第一电极。
在本实施例中，采用平行铣削45°的加工方式可以更好地保证得到产品的光洁度，所述驼峰的顶部可以根据实际加工需求设定一定的凹凸度。
其中，作为优选实施例，所述第二刀具采用的是切削硬度为HRC35-40以及参数规格为D1-R0.5-M8-50L的刀具。
在本实施例中，设定上述第一刀具和第二刀具的加工参数的目的是在防止加工中出现断刀的同时，确保加工机床的有效负荷达到最优效率，并保证工件的加工精度的最大数值。其中，所选刀具的参数规格中各数值的含义为：D表示刀具直径为多少毫米，R表示刀具切削部分的形状为圆弧且半径为多少毫米，M表示刀具的螺纹规格，L表示刀具总长度为多少毫米，其中总长度包括切削部分和握持部分的长度。
在本实施例中，步骤S300具体包括步骤：
保持精密零件和所述第一电极的高度不变，所述电极头和所述凹槽的底部高度差小于1mm；
依次采用每个电极头以圆摇加工的方式在所述凹槽内以0.15mm/rev的进给速度进行粗加工，得到具有连续齿状纹面的凹槽粗坯；
再次采用每个电极头以圆摇加工的方式在所述凹槽粗坯内以0.05mm/rev的进给速度进行细加工，在凹槽内形成连续齿状纹面。具体的，在凹槽的槽底上形成连续齿状纹面。
在本实施例中，通过使用第一电极进行两次加工，有效提高精密零件的质量：细加工后精密零件的表面更加光滑，可以减少摩擦和磨损，并且可以确保零件的尺寸更加精确，可以缩短整个加工过程的时间，同时，由于是在粗加工的基础上进行细加工，因此可以避免一些因为大量去除材料而导致刀具磨损快的问题，增加电极的使用寿命，同时，所述粗加工和所述细加工可以分别采用两个第一电极，在加工后通过显微镜检测得到的精密零件是否符合要求，以此检测使用的第一电极是否存在偏差，保证精密零件上形状的加工精度。
在本实施例中，在步骤S300之后还包括步骤：
采用磨床对所述精密零件除凹槽外的面进行修正加工；
采用线割对所述精密零件的凹槽进行修正加工，保证所述凹槽的尺寸公差在0.005mm以内。
在本实施例中，步骤S100具体包括步骤：
采用第二电极对所述精密零件的斜面进行加工，得到两端带有圆角的斜面；
采用第三电极加工在斜面的中部进行多次细加工，得到宽度小于所述斜面的凹槽。
在本实施例中，采用特制的第二电极和第三电极对密零件的斜面处复杂度相对较低的形状进行加工，以在满足加工精度要求的同时，降低后续细加工中工艺的复杂度。
在本实施例中，在步骤S100之前，还包括步骤：
采用磨床加工，得到精密零件的斜面，精密零件各个面的光洁度控制在Ra0.1以内，且加工寸法精度控制在0.01mm。
下面通过示例更详细地说明本发明。然而，下述示例仅仅是说明性的，不应认为本发明的范围受到下述实施例的限制。显然，本领域的技术人员可以在不违背本发明精神的前提下进行任何改变、改进或改型。
参见图1、图5，为本示例中具有齿状纹面的精密零件加工方法的流程图和加工流程的结构示意图，待加工的精密零件4先通过第二电极2在所述精密零件4上往复加工，参见图6，经过步骤S100后在斜面的两端形成圆角41，另外，通过第三电极3在所述斜面上加工出凹槽42。之后，参见图7，采用预备的第一电极1对所述精密零件4进行电极加工，通过其中一个电极头11上的多个驼峰12，接着再依次通过剩余的电极头上交错设置、位置互补的驼峰对所述精密零件4进行电极加工，参见图8，最终得到带有连续齿状纹面的精密零件。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有齿状纹面的精密零件加工方法，用于加工精密零件的斜面，其特征在于，包括以下步骤：
对精密零件的斜面进行加工，在斜面的两端形成圆角，并对斜面进行电极加工，得到凹槽；
预备第一电极，所述第一电极具有多个相互平行设置的电极头，每个电极头上均具有多个驼峰，每个电极头上的驼峰相互交错设置；
依次采用每个电极头在所述凹槽内进行加工，得到具有连续齿状纹面的精密零件；
其中，得到的精密零件光洁度控制在Ra0.15以内，且加工寸法精度控制在0.01mm。
2.根据权利要求1所述的具有齿状纹面的精密零件加工方法，其特征在于，所述预备第一电极具体包括步骤：
取第一电极粗胚，所述第一电极粗胚上设置有多个电极头，多个电极头相互平行设置；
采用磨床对每个电极头进行加工，得到多个具有斜面的电极头；
采用第一刀具在电极头的斜面上进行加工，得到具有多个驼峰的电极头，其中，各个电极头上的驼峰相互交错设置；
采用第二刀具对所述驼峰进行加工，在所述驼峰的顶部形成齿状纹面，得到第一电极。
3.根据权利要求2所述的具有齿状纹面的精密零件加工方法，其特征在于，所述采用第一刀具在电极头的斜面上进行加工，得到具有多个驼峰的电极头具体包括步骤：
选择第一刀具；
调控第一刀具的转速为18000r/min、进给速度为1mm/rev以及一刃切削量为0.027mm，其中，面切削深度为0.02mm；
采用等高顺铣进行精加工，在电极头的斜面上切削出多个凹形槽，得到具有多个驼峰的电极头。
4.根据权利要求2所述的具有齿状纹面的精密零件加工方法，其特征在于，所述采用第二刀具对所述驼峰进行加工，在所述驼峰的顶部形成齿状纹面具体包括步骤：
选择第二刀具；
调控第二刀具的转速为18000r/min、进给速度为1mm/rev以及一刃切削量为0.027mm，其中，面切削深度为0.01mm，每次切削步距为0.01mm；
采用平行铣削45°对所述驼峰进行精加工，在所述驼峰的顶部形成齿状纹面。
5.根据权利要求1所述的具有齿状纹面的精密零件加工方法，其特征在于，所述依次采用每个电极头在所述凹槽内进行加工，得到具有连续齿状纹面的精密零件具体包括步骤：
保持精密零件和所述第一电极的高度不变，所述电极头和所述凹槽的底部高度差小于1mm；
依次采用每个电极头以圆摇加工的方式在所述凹槽内以0.15mm/rev的进给速度进行粗加工，得到具有连续齿状纹面的凹槽粗坯；
再次采用每个电极头以圆摇加工的方式在所述凹槽粗坯内以0.05mm/rev的进给速度进行细加工，在凹槽内形成连续齿状纹面。
6.根据权利要求1所述的具有齿状纹面的精密零件加工方法，其特征在于，在所述依次采用每个电极头在所述凹槽内进行加工，得到具有连续齿状纹面的精密零件之后，还包括步骤：
采用磨床对所述精密零件除凹槽外的面进行修正加工；
采用线割对所述精密零件的凹槽进行修正加工，保证所述凹槽的尺寸公差在0.005mm以内。
7.根据权利要求1所述的具有齿状纹面的精密零件加工方法，其特征在于，所述对精密零件的斜面进行加工，在斜面的两端形成圆角，并对斜面进行电极加工，得到凹槽具体包括：
采用第二电极对所述精密零件的斜面进行加工，得到两端带有圆角的斜面；
采用第三电极在斜面的中部进行多次细加工，得到宽度小于所述斜面的凹槽。
8.根据权利要求3所述的具有齿状纹面的精密零件加工方法，其特征在于，所述第一刀具采用的是切削硬度为HRC35-40以及参数规格为D1-M8-50L的刀具。
9.根据权利要求4所述的具有齿状纹面的精密零件加工方法，其特征在于，所述第二刀具采用的是切削硬度为HRC35-40以及参数规格为D1-R0.5-M8-50L的刀具。
10.根据权利要求1所述的具有齿状纹面的精密零件加工方法，其特征在于，在所述对精密零件的斜面进行加工，在斜面的两端形成圆角，并对斜面进行电极加工，得到凹槽之前，还包括步骤：
采用磨床加工，得到精密零件的斜面，精密零件各个面的光洁度控制在Ra0.1以内，且加工寸法精度控制在0.01mm。
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