CN219581869U - 一种内外花键电火花加工用组合电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种内外花键电火花加工用组合电极，包括电极安装杆、电极定位芯轴、圆柱电极和锁紧电极顶丝，电极定位芯轴可拆分地固定在电极安装杆的中心孔中，圆柱电极穿设在电极安装杆上径向的电极安装孔中，其加工端在中心孔外或内构成加工花键的包络圆，圆柱电极通过从电极安装杆端面的轴向螺孔固定。本实用新型提供的组合电极，结构简单，使用方便，用其加工内外花键，可以获得很高的精度，对于损耗的圆柱电极，可以方便更换和重复使用，有效降低成本，还可以适于加工各种形状的内外花键。

Description

一种内外花键电火花加工用组合电极

技术领域

本实用新型属于电加工技术领域，提供一种内外花键电火花加工用组合电极。本实用新型适用于轴类、孔类零件不同尺寸要求的内外花键电火花加工。

背景技术

轴和孔是机械中不可缺少的组成部分，通常涉及到机械传动需要在轴和孔上设计和加工花键结构。花键结构分矩形花键、三角形花键和渐开线花键等种类，矩形花键应用最为广泛，如飞机、汽车、机床制造业、农业机械及一般机械传动装置等。外花键一般制作方法，单件或小批量以铣削或插销为主，批量生产以拉削为主。内花键加工没有外花键容易，尤其是盲孔内花键加工难度更大，因盲孔内尺寸限制，插刀径向尺寸受限，轴向尺寸偏长，细长插刀刚性差，插削时插刀易产生弹性变形，只能用小插削量反复微量径向进刀，才能完成成形切削。插削制作因刀具结构限制，造成加工效率低，加工精度和花键齿面表面粗糙度不易达到技术要求等问题。随着工业技术的向前发展，对机械传动部件的工况要求越来越复杂，如结构形式和尺寸变化多、材料硬度越来越高等新的变化，使得加工精度好、交付快捷、加工性价比高、可修复性好等成为共同关注的目标。

矩形花键一般是在轴和孔表面加工多个矩形键槽和与之相对应形状的键槽，矩形花键是键齿两侧面为平行于通过轴线的径向平面的两平面的花键，图1和图2以及图3和图4分别给出了内表面和外表面矩形花键结构的零件示例。矩形花键的特点有：多齿工作，承载能力高，对中性好，导向性好，齿根较浅，应力集中小，轴与毂强度削弱小；另，为了减少磨损、提高使用寿命，多采用硬度较高的材料或通过热处理提高硬度的材料。

电火花加工方法，不是使用普通刀具来切削工件材料，也不需要在加工过程中施加明显的机械力，而是将电能、热能等能量直接施加到被加工的部位上，从而实现材料去除并达到所需的形状尺寸和表面质量要求的加工方法。因此，电火花加工技术有如下特点：

⑴“以柔克刚”。加工时，工具电极与工件材料不接触，两极间基本没有宏观机械作用力，因此能用“软”的工具电极加工“硬”的工件。

⑵“精密微细”。由于脉冲放电的能量密度可精确控制，两极间又无宏观机械作用力，因此，可实现表面粗糙度值低、尺寸精度高的精密加工。

⑶“仿形逼真”。直接利用成形工具电极进行加工，并将其形状复现在工件上。同时，用简单的进给运动就可以加工复杂的多维曲面工件。现代化计算机技术的应用使加工工件的仿形更加逼真。

综上所述，在众多的加工工艺技术中，采用电火花加工技术不仅能够方便的实现结构形式多样、尺寸范围变化广、材料硬度高的矩形花键的加工，而且能够得到高的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度的要求。

但是，现有技术中使用电火花加工中，尤其是对于内花键的加工中所用的工具电极和加工方式还是存在问题的。现有技术中的一种方案是，首先加工与要加工的内花键孔的形状相对的外花键形状的电极，用这种电极对于坯料沿轴向进给加工内花键。这种方案的问题是，不同规格尺寸的花键，需要制作与之相对应的不同规格尺寸的工具电极。现有技术中的另一种方案是，使用电极丝进行加工，加工中，首先要在坯料的端面上绘制花键形状，然后在花键形状的轨迹上打一个轴向穿孔，将电极丝穿过该穿孔，然后在编制的线切割程序下，用电极丝沿着花键形状的轨迹进行电极丝的切割。这种方案要编制线切割程序，过程复杂，整个加工过程中，使用一根电极丝沿轴向将与内花键形状匹配的整个材料切割下来，该方法的加工过程缓慢，效率低，成本高。

如何能够即保证加工的精度和效率，还能够适应加工各种规格尺寸的花键，是现有技术亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种内外花键电火花加工用组合电极，该组合电极可以高精度、高效率地加工各种规格尺寸的内花键和外花键。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种内外花键电火花加工用组合电极，包括电极安装杆、电极定位芯轴、圆柱电极和锁紧电极顶丝，

所述电极安装杆，为一杆体，该杆体的一端设置与主轴连接的连接端，其另一端为电极连接端，在该电极连接端的端面上设置一轴向的中心孔，在该中心孔内的底面上设置一连接结构，在该中心孔的靠近孔口的孔壁上，沿周向分布地开设若干径向的电极安装孔，该电极安装孔的下部为圆柱壁面，上部包括两个与垂直于轴向的竖直孔直径对称的两个斜面构成上顶面，在设置所述中心孔的该电极连接端的端面上还设有若干螺孔，各个该螺孔平行于轴向地分别与各个所述电极安装孔连通；

所述电极定位芯轴为一杆体，其至少包括一段，为电极定位段，其直径小于中心孔直径，该段的侧壁供安装在电极安装杆的电极安装孔中圆柱电极位于中心孔内的端部抵顶，其上还设置与所述电极安装杆的连接结构连接的连接部，形成可拆连接结构；

所述圆柱电极为若干个，根据加工零件的花键数量和方位将该圆柱电极分别插设在所述电极安装杆上相应的所述电极安装孔中，每个该圆柱电极具有一加工端，该加工端与要加工的花键的形状、规格相对应，每个所述圆柱电极的所述加工端位于所述电极安装杆的中心孔外或位于所述中心孔内，处于同一个圆周轨迹即包络圆上，位于所述中心孔内的一端抵顶在所述电极定位芯轴的电极定位芯段的侧壁上，或在加工花键之前抵顶该电极定位芯轴定位；

所述锁紧电极顶丝穿设在所述螺孔中，使得设于所述电极安装孔中的圆柱电极抵顶在所述电极安装孔的上顶面上固定；

当加工内花键时，各个圆柱电极位于所述电极安装杆的中心孔外面的加工端在同一圆周轨迹即包络圆上；或者，

当加工外花键时，各个圆柱电极位于所述电极安装杆的中心孔内的加工端在同一圆周轨迹即包络圆上。

优选地，针对加工内花键，所述电极定位芯轴为内花键定位芯轴，其直径与所述电极安装杆的中心孔相匹配，其中可拆连接结构为：该内花键定位芯轴沿轴向设置中心螺栓孔构成所述与所述电极安装杆的连接结构，相应地，在所述电极安装杆的所述中心孔的孔底面上设置的所述连接结构为一轴向中心螺孔，通过一固定芯轴螺钉穿过内花键定位芯轴上的所述中心螺栓孔螺接所述电极安装杆中心孔底面上的所述中心螺孔而将该内花键定位芯轴固定在所述电极安装杆的中心孔中。

优选地，针对加工内花键，所述电极定位芯轴的电极定位段与电极安装杆的中心孔之间为间隙配合；轴公差为h6，孔公差是H7；同轴度控制在0.01～0.02mm范围内。

针对加工外花键，所述电极定位芯轴为外花键定位芯轴，包括电极定位段和连接段，其上的所述电极定位段的直径小于所述电极安装杆的中心孔的孔径，与外花键的小径d相应，其上的所述连接段为一较该定位段直径小的卡固段，所述电极安装杆上的连接结构为：在所述电极安装杆的中心孔的孔底设置一轴向的光孔，所述电极定位芯轴的连接段设在该光孔中，形成过渡配合。

更进一步地，所述外花键定位芯轴还包括一执手段，与所述电极定位段连接。

优选地，对于加工内花键，圆柱电极的外部加工端的包络圆直径大于内花键齿根圆直径，其差值即余量为1-4mm，或者，

对于加工外花键，圆柱电极的内部加工端的包络圆直径大于外花键齿顶圆直径，其差值即所述余量为1-2mm。

优选地，所述圆柱电极的加工端的形状与要加工的花键的相应形状相匹配，其是圆柱形状，对应加工矩形内花键的键槽；或者是带有锥面的圆台形状，对应加工矩形外花键两个键齿之间的键槽；或者是相对于圆柱电极的中心轴面对称设置的两个斜面构成三角形状，对应加工三角形花键，或者是渐开线形状，对应加工渐开线花键。

优选地，所述电极安装孔的下半部为半圆的圆柱壁面，所述电极安装孔的两个对称的倾斜平面的夹角为90°；和/或，该两个对称的倾斜平面的夹角为60-120°。更进一步地，，夹角为60°，或120°。

所述电极安装孔的两个倾斜平面之间还设有一矩形退刀槽。

优选地，所述圆柱电极的轴径公差为h6。

优选地，所述电极安装杆的中心孔的孔径与电极定位芯轴的轴径为动配合，更优选地，轴公差为h6，孔公差是H7；两者的同轴度控制在0.01～0.02mm范围内。

优选地，所述圆柱电极外圆柱面的侧母线和上母线，控制两方向母线的直线度≤0.01/80mm。,圆柱电极的端面与圆柱面的垂直度应≤0.01mm。另外，满足表面粗糙度Ra0.8μm。

本实用新型提供的内外花键电火花加工用组合电极，结构简单，但用其加工内外花键，可以获得很高的精度，对于损耗的圆柱电极，可以方便更换和重复使用。通过一个电极安装杆，设置一定的电极安装孔，可以组合不同数量的圆柱电极，加工不同的内外花键零件，还可以通过对圆柱电极加工不同形状和规格，加工出不同的花键。

下面通过附图和实施例对本实用新型做详细说明。

附图说明

图1为内表面矩形花键零件的断面结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为外表面矩形花键零件的断面结构示意图；

图4为图3的侧视结构示意图；

图5为本实用新型提供的加工内表面矩形花键的组合电极以及加工零件的结构示意图；

图6为图5的A-A剖视结构示意图；

图7为图5所示组合电极和加工零件的立体结构示意图；

图8为图5所示组合电极中内花键定位芯轴的结构示意图；

图9为图5所示组合电极中电极安装杆的结构示意图；

图10为图9的A-A剖视结构示意图；

图11为图9的俯视结构示意图；

图12为图9的I部图，显示电极安装杆上90°电极安装孔的结构示意图；

图13为电极安装杆上60°电极安装孔的结构示意图；

图13a为电极安装杆上120°电极安装孔的结构示意图；

图14为图5所示组合电极中圆柱电极的结构示意图；

图15为图14的侧视结构示意图；

图16为加工内表面矩形花键组合电极的结构示意图；

图17为图16的A-A剖视结构示意图；

图18为在机修整加工内表面矩形花键的组合电极各组件在机床上安装位置示意图；

图19为本实用新型提供的加工外表面矩形花键的组合电极的结构示意图；

图20为图19的A-A剖视结构示意图；

图21为图19的仰视结构示意图；

图22为图19中电极安装杆的结构示意图；

图23为图22的A-A剖视结构示意图；

图24为图22的I部图，显示电极安装杆上的电极安装孔的结构；

图25为图22的仰视结构示意图；

图26为图19中外花键定位芯轴的结构示意图；

图27为图19中圆柱电极的结构示意图；

图28为图27的右视结构示意图；

图29为加工外面矩形花键的组合电极结构示意图；

图30为图29的A-A剖视结构示意图；

图31为在机修整加工外面矩形花键的组合电极各组件在机床上安装位置示意图；

图32至图34为显示组合电极加工外表面矩形花键过程的示意图。

具体实施方式

矩形花键一般是在轴的外表面或孔的内表面加工多个相同尺寸的矩形键槽，如图1至图4所示。该类零件需要加工的主要部位包括键槽大径(也称顶径)D，小径(也称底径)d，键槽宽度w，键槽深度h，键槽长度l，键槽数量n等几个主要尺寸。以下是本实用新型的一个具体实施例中要加工的内外矩形花键的主要尺寸和精度要求：

a.矩形花键小径d：φ28mm；内H5(0～+0.009)，外g5(-0.007～-0.016)；

b.矩形花键大径D：φ32mm；内H10(0～+0.1)，外a11(-0.31～-0.47)；

c.矩形花键键槽宽度w：6mm；内H7(0～+0.012)，外f7(-0.022～-0.010)；

d.矩形花键键槽深度h：2mm；

e.键槽长度L：20mm；

f.键槽数量n：6；

g.表面粗糙度Ra：≤1.6μm。

加工所述零件的工具电极是电火花加工中必不可少的工具之一，方便而准确的制造方法是十分重要的，由于工具电极的材料、类型、几何形状复杂程度及精度要求的不同，工具电极的加工方法也不同，最常用的工具电极的制造方法有机械加工和电火花线切割。工具电极的结构形式应根据花键的尺寸、复杂程度及工具电极的加工工艺性来确定，本实用新型采用的工具电极结构是组合电极形式。

一种内花键电火花加工用组合电极的结构见图5至图7，它包括：电极安装杆1、内花键定位芯轴2、圆柱电极3 (φ5.8mm)、固定芯轴螺钉4 (内六角螺钉M4长12mm)和锁紧电极顶丝5 (平头顶丝M3长6mm)。

如图9至图11所示，电极安装杆1，为一杆体，该杆体的一端设置与机床主轴6上的电极夹具11固定（参见图18）连接的连接端，其另一端为电极连接端，在该电极连接端的端面上设置一轴向的中心孔，在该中心孔的靠近孔口的孔壁上，沿周向分布地开设若干径向的电极安装孔，在设置所述中心孔的该电极连接端的端面上还设有若干螺孔，各个该螺孔轴向地分别与各个所述电极安装孔连通。

如图6和图8所示，内花键的电极定位芯轴2为一圆柱体，为电极定位段，其直径与电极安装杆1上的中心孔的孔径构成间隙配合，轴公差为h6，孔公差是H7，同轴度控制在0.01～0.02mm范围内。该内花键定位芯轴2沿轴向设置中心螺栓孔，相应地，在电极安装杆1的所述中心孔的孔底面上设置一轴向中心螺孔，通过一固定芯轴螺钉4穿过所述中心螺栓孔螺接所述中心螺孔将该内花键定位芯轴2固定在电极安装杆1的中心孔中。

如图14和图15所示，圆柱电极3为若干个，根据加工零件的花键数量和方位将圆柱电极3分别插设在电极安装杆1上相应的所述电极安装孔中，使得每个圆柱电极3的位于电极安装杆1中心孔外的端部即加工端处于同一个圆周轨迹即包络圆上（参见图16和图17）。

在本实施例中，电极安装杆1上周向均布6个电极安装孔，可以在同一直径上的两个电极安装孔中安装2个圆柱电极，加工2个键槽的内花键，同理可以相交120°安装3个圆柱电极，加工3个键槽的内花键，或者在6个电极安装孔安装6个圆柱电极，加工6个键槽的内花键。如果电极安装杆上均布设置8个电极安装孔，就可以加工2个键槽、4个键槽或8个键槽的花键。因此，本实用新型提供的组合电极具有可以适应于多种键槽结构的花键加工，在现有技术中，如果要有这样多的花键种类，就需要制作如此多的电极，远不如本实用新型的组合电极来的简单、方便。

锁紧电极顶丝5穿设在所述螺孔中，使得设于所述电极安装孔中的圆柱电极3的上表面抵顶在电极安装孔的上顶面上固定。

如图12所示，电极安装孔的形状是：电极安装孔的下半部为半圆的圆柱壁面，上部包括两个与垂直于轴向的竖直孔直径对称的两个斜面构成上顶面，两个斜面相垂直，构成90°安装孔，圆柱电极通过锁紧电极顶丝5顶起，抵在电极安装孔的上顶面上固定。这样的异形安装孔，使得圆柱电极3在安装孔中固定牢固且对中性好。另外，这样的安装孔，还可以适应于多种直径规格的圆柱电极安装，以适于加工键槽宽度不同的花键，如图12所述，该电极安装孔可以固定直径在3-6.5mm的圆柱电极。电极安装孔上部的两个斜面之间的夹角也可以是60°（如图13所示），还可以是夹角120度（如图13a所示）。

上述组合电极的制作方法如下：

加工如图1和图2所述内花键的组合电极可以通过如下方法制作：

步骤1：制作组合电极的各个零部件

A.加工电极安装杆1：选用材质为45#圆钢，进行调质T235处理，圆钢尺寸为Φ30长110mm；其一端制成电极连接端，即，在该电极连接端的端面上制成一轴向的中心孔，在该中心孔的底面上加工出一个螺孔，具体做法：车端面和外圆Φ26mm长62mm，然后镗Φ15mm(0～+0.02)mm深17mm沉孔，保证Φ15mm内圆的中心孔，与Φ26mm外圆柱面同轴度0.01mm；然后钻M4螺纹孔的底孔，尺寸为Φ3.3mm深7mm，再用M4螺纹丝锥制作M4深6mm的中心孔底部的螺纹孔；车Φ15mm外圆柱面和台阶面，使Φ26mm外圆柱长度为60mm，再继续车端面，使Φ15mm外圆柱长度为40mm。其另一端制成与机床主轴连接的连接端；在该中心孔的靠近孔口的孔壁上，沿周向分布地开设6个径向的穿孔构成电极安装孔，该电极安装孔的下部为圆柱壁面，上部包括两个斜面，在该电极连接端的端面上还加工6螺孔，各个该螺孔轴向地分别与各个所述电极安装孔连通，具体地，加工中心加工：利用Φ15外圆柱面夹持并固定在转台上，找正Φ26外圆柱面，控制其跳动量≤0.01mm，直线度≤0.01/50mm，按设计图纸加工6处90°V形槽和对应位置的6个M3螺纹通孔，螺纹底孔Φ2.5mm；

B.加工圆柱电极：加工若干长度和直径相同的圆柱体，选用材质为T2紫铜标准圆柱，圆柱尺寸为Φ5.8mm(0～-0.008)mm长100mm；在各个圆柱体的一端根据要加工的内或外花键的种类加工出相应的端头形成电极加工端，即线切割加工：利用Φ5.8mm外圆柱面夹持并固定在工作台上，找正Φ5.8外圆柱面的侧母线和上母线，控制两方向母线的直线度≤0.01/80mm，选择满足表面粗糙度Ra0.8μm的电参数,按设计图纸长度8.4mm(+0.2～+0.3)mm切割6件；切割得到的圆截面与圆柱面的垂直度应≤0.01mm。

C.加工电极定位芯轴，选用材质为45#圆钢，进行调质T235处理，如图8所示，圆钢尺寸为Φ16mm长25mm；使得其具有这样的结构：其上具有一与电极安装杆的连接结构匹配的可拆连接结构，使得电极定位芯轴固定在电极安装杆的中心孔中，具体做法是，车A基准面、Φ15mm(0～-0.01)mm和C1倒角，保证A基准面与Φ15mm外圆柱面垂直度0.01mm，然后钻Φ4.5mm通孔，车端面保证长度为15mm，再继续车Φ8mm深4.6mm沉孔和C1倒角构成电极安装杆上的螺栓孔；该加工电极定位芯轴的侧面构成与圆柱电极的抵顶的圆柱面。

步骤2：组装组合电极

A.将内花键定位芯轴2(见图8)插入电极安装杆1(见图9至图11)的中心孔，用M4长12mm内六角螺钉4固定芯轴2，将电极安装杆1和内花键定位芯轴2组为一体，电极安装杆1的孔径与内花键定位芯轴2的轴径为动配合，以满足定位精度和接触的稳定性要求，轴公差为h6，孔公差是H7；作用是保证内花键定位芯轴2的外径与电极安装杆1的外径同轴，同轴度控制在0.01～0.02mm范围内，以此保证每个圆柱电极3安装后露出电极安装杆1外圆柱面的长度的一致性。

B.将6件圆柱电极3(见图14和图15)插入电极安装杆1的90°V形槽即电极安装孔（见图12）内，圆柱电极3的位于中心孔中的端面与内花键定位芯轴2的外圆柱面紧密接触后，用M3锁紧电极顶丝5锁紧，完成组合电极的装配（见图5至图7）。圆柱电极3的轴径公差为h6。

步骤3：组合电极包络圆外径在机修整

如图18所示，在机修整组合电极包络圆外径，图18是在机修整电极各组件安装位置示意图。在机修整电极的具体过程是，将安装好的圆柱电极3同电极安装杆1一同安装在电火花成形机床的主轴6下的电极夹具11上；工作台7上固定材质为铜钨合金的修整块8，修整块在其轴向加工一内孔，该内孔的孔径为组合电极要求的包络圆直径加上一个余量，或者，修整块上内孔尺寸大于内花键定位芯轴轴径+2倍的圆柱电极长度加一个余量，内孔的高度应大于圆柱电极直径加一个余量；将该修整块固定在机床台面上；该余量为2mm。

具体地，加工修整块是：通过机加工达到长宽高尺寸为60*60*20mm，并保证20mm后修整块的上下两平面平行，平行度≤0.02mm；然后在修整块的上端面中间位置加工一个≥Φ35mm的内孔，其圆柱度≤0.01mm，与上平面的平行度≤0.01mm；然后将修整块固定在机床工作台7上的修整块夹持装置13内，并找正修整块上端面与机床XY面的平行，平行度≤0.01mm；根据矩形花键零件9键槽尺寸，确定组合电极单边修整量、铜钨合金修整紫铜电极的电参数、运动轨迹、运动速度等，依此编制修整电极程序；将圆柱电极3移动到修整块Φ35mm内孔处，距上端面8mm，利用电极安装杆1的轴径在修整块孔内确定中心位置，以这个位置为程序加工的开始位置；调用加工程序并执行，利用电火花成形机床的在机反拷贝功能，将做好的组合电极通过电极安装杆固定在主轴上联电，组合电极与修整块的内孔的轴线偏心设置；使得修整块的内孔与一处的圆柱电极的加工端距离最近的位置开始，修整块围绕组合电极运动，走的轨迹即为直径为φ31.8mm包络圆，对电极外径进行在机修整，上述所述示例修整后的圆柱电极形成包络圆直径尺寸为φ31.8mm，完成矩形花键组合电极的制作。

在机修整的具体操作过程可以是，将所述组合电极固定在电火花成形机床的主轴上，调用编制的修正程序，通过设置在工作台上的材质为铜钨合金的修整块进行修正。

这种在机修整电极的方法既保证了电极内外圆的尺寸、圆柱度和同轴度，又保证了电极在机床上的相对精确位置，这样就保证了电火花加工内外花键的位置精度。

在步骤1之前，根据矩形花键零件键槽尺寸，包括键槽的深度和宽度，设计出定位芯轴，设定电极安装杆的轴径、电极安装孔的尺寸和数量，设计出圆柱电极，并加工制作。

如图18所示，通过上述组合电极加工如图1所示内花键的过程是：

步骤1：内花键零件9的安装和找正，将夹持装置12固定在机床工作台7上，然后安装固定矩形内花键零件9，并找正零件上端面与机床XY面的平行，平行度≤0.01mm，完成后检查零件固定是否牢固；

步骤2：组合电极已用前述方法完成安装和修整，且与机床上的相对位置已确定；

步骤3：确定电极与工件相对位置，一是利用组合电极安装杆1的Φ26与零件外径，使用机床柱中心找正功能确定电极与零件的中心位置，然后设定X坐标0，Y坐标0，二是利用组合电极上的圆柱电极3的下端面与零件的上端面，使用机床端面找正功能确定电极与零件的Z轴0点位置，然后将组合电极移动到Z坐标10.0，X坐标0，Y坐标0，并以这个位置为程序加工的开始位置；

步骤4：根据矩形花键零件9键槽尺寸，确定紫铜电极加工钢的电参数(如脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流、空载电压等)、非电参数(如加工深度、极性、伺服速度、运动方向等)，依此编制加工程序；

步骤5：调用加工程序并执行，完成零件内花键的加工。

用于加工外花键，本实用新型提供的组合电极如图19至图21所示，如图19至图21所示为加工外花键电火花加工用组合电极，其包括电极安装杆14、外花键定位芯轴15、圆柱电极16和锁紧电极顶丝5。与加工内花键的组合电极不同之处在于：

（1）外花键定位芯轴15与电极安装杆14之间的连接结构

如图20、图21和图26所示，外花键定位芯轴15包括三段，上端的一段为与电极安装杆的连接段，为圆柱形光轴，相对的，电极安装杆14的中心孔的底面上设有一光孔，光孔与连接段构成过渡配合，可以将外花键定位芯轴15卡固在电极安装杆14的中心孔内；中间的一段为定位段，为圆柱形轴段，安装在电极安装孔中的各个圆柱电极16抵顶在定位段上。下端的一端为执手段，通过手握该执手段将定位芯轴15与电极安装杆卡固和拆下。

（2）圆柱电极15的加工端的形状，如图27和图28所示，加工端设有一60°倒角，端面的直径为8.25mm。

外花键定位芯轴15通过其连接段与电极安装杆14的中心孔内的光孔卡固连接，圆柱电极16插设在电极安装杆14的电极安装孔中，通过锁紧电极顶丝5固定。

（3）组合电极的各圆柱电极的加工端的包络圆在中心孔内（如图30）。

（4）在固定好圆柱电极16之后，将外花键定位芯轴15拆下，如图29和图30所示。

在加工外花键的组合电极的制作方法与加工内花键的组合电极制作方法基本相同，但是也有一些不同之处。

组合电极的制作方法是：

同样地，通过车削加工出电极安装杆14和外花键定位芯轴15，再通过线切割加工出圆柱电极16（见图27和图28）。然后组装。将外花键定位芯轴15插入电极安装杆14的内孔，最终保证每个圆柱电极16安装好后露出电极安装杆14内孔面的长度的一致性。同样将6件圆柱电极16插入电极安装杆14的90°V形槽内，圆柱电极16的在电极安装杆的中心孔内的端面与外花键定位芯轴15的外圆柱面紧密接触后，用M3锁紧电极顶丝5锁紧，锁紧后抽出外花键定位芯轴15，完成组合电极的装配(见图32至图34)。在机修整工具电极包络圆内径，见图29至图31，即在机修整电极各组件安装位置示意图。在机修整的具体过程与内花键不相同点是，修整块18是一个圆柱体，圆柱尺寸应小于外花键定位芯轴轴径减2mm余量，根据上述所述示例修整后的组合电极形成包络圆直径尺寸为φ28.2mm，其他均与内花键组合电极制作方法相同；按编制修整电极程序完成矩形花键组合电极的制作(见图30)。

用前述方法制作的加工外花键的组合电极加工外花键的方法，如图31所示，零件9固定在零件夹持装置12上，通过与内花键加工的步骤1至步骤4相同的步骤后，进行加工，用主轴6上电极夹具11上的组合电极对零件9进行外花键的加工。

本实用新型提供一种内外花键电火花加工用组合电极，结构简单，使用方便，用其加工内外花键，可以获得很高的精度，对于损耗的圆柱电极，可以方便更换和重复使用，有效降低成本，还可以适于加工各种形状的内外花键。更具体地，本实用新型提供的这种内、外花键电火花加工用组合电极，与传统机械加工用花键滚刀或插刀、传统的整体式电极相比，有如下特点：

⑴圆柱电极可选用标准件、制造获取容易、使用紫铜材料少、节省制作周期和费用的特点，花键滚刀或插刀一般需定制；

⑵该电极比传统的整体式电极具有结构简单的特点，电极安装杆和定位心轴可重复利用，只需更换圆柱电极；

⑶该电极具有易于保证尺寸精度的特点，花键宽度仅需圆柱电极的轴径来保证，且因电火花加工没有宏观机械作用力，花键宽度可以做的尺寸很小；而滚刀或插刀因受刚性的影响不能做的太薄或细长，花键宽度就不能做的太小；

⑷具有易于调整组合成不同键槽宽度和深度，以及键槽数量并形成系列标准的特点，如上示例的电极安装杆，可实现键槽数量为2个、3个和6个，可实现键槽宽度范围从4mm到6mm；

⑸可方便的实现通槽、盲槽内外花键的加工，盲孔内花键的加工；

⑹可方便的拓展不同断面形状，如矩形、三角形、渐开线形、摆线形、梯形等内外花键的加工。

现有整体式电极，一般用机加工方式铣削或电火花线切割制作，其形状尺寸精度受到机加工精度限制，且键槽尺寸和键槽数量是固定不可调整不可重复使用的，材料使用相对较大，而这些问题在本实用新型提供的组合电极，都是非常容易解决的。圆柱电极的制作可以容易地保证其形状和尺寸精度，还可以通过筛选，选择外径尺寸符合要求且一致性非常好的一组圆柱电极，因此，将其制成组合电极也可以获得很高的精度，用本实用新型提供的组合电极加工矩形花键结构，其加工精度可以得到保障。另外，本实用新型提供的组合电极比整体式电极还具有对于损耗的圆柱电极可方便更换从而重复使用降低成本的优点。

Claims (5)

1.一种内外花键电火花加工用组合电极，其特征在于：包括电极安装杆、电极定位芯轴、圆柱电极和锁紧电极顶丝，

所述电极安装杆，为一杆体，该杆体的一端设置与主轴连接的连接端，其另一端为电极连接端，在该电极连接端的端面上设置一轴向的中心孔，在该中心孔内的底面上设置一连接结构，在该中心孔的靠近孔口的孔壁上，沿周向分布地开设若干径向的电极安装孔，该电极安装孔的下部为圆柱壁面，上部包括两个与垂直于轴向的竖直孔直径对称的两个斜面构成上顶面，在设置所述中心孔的该电极连接端的端面上还设有若干螺孔，各个该螺孔平行于轴向地分别与各个所述电极安装孔连通；

所述电极定位芯轴为一杆体，其至少包括一段，为电极定位段，其直径小于中心孔直径，该段的侧壁供安装在电极安装杆的电极安装孔中圆柱电极位于中心孔内的端部抵顶，其上还设置与所述电极安装杆的连接结构连接的连接部，形成可拆连接结构；

所述圆柱电极为若干个，根据加工零件的花键数量和方位将该圆柱电极分别插设在所述电极安装杆上相应的所述电极安装孔中，每个该圆柱电极具有一加工端，该加工端与要加工的花键的形状、规格相对应，每个所述圆柱电极的所述加工端位于所述电极安装杆外或位于所述中心孔内，处于同一个圆周轨迹即包络圆上，位于所述中心孔内的一端抵顶在所述电极定位芯轴的电极定位芯段的侧壁上，或在加工花键之前抵顶该电极定位芯轴定位；

所述锁紧电极顶丝穿设在所述螺孔中，使得设于所述电极穿孔中的圆柱电极抵顶在所述电极安装孔的上顶面上固定；

当加工内花键时，各个圆柱电极位于所述电极安装杆的中心孔外面的加工端在同一圆周轨迹即包络圆上；或者，

当加工外花键时，各个圆柱电极位于所述电极安装杆的中心孔内的加工端在同一圆周轨迹即包络圆上。

2.根据权利要求1所述的内外花键电火花加工用组合电极，其特征在于：

针对加工内花键，所述电极定位芯轴为内花键定位芯轴，其直径与所述电极安装杆的中心孔相匹配，其中可拆分连接结构为：该内花键定位芯轴沿轴向设置中心螺栓孔构成所述与所述电极安装杆的连接结构，相应地，在所述电极安装杆的所述中心孔的孔底面上设置的所述连接结构为一轴向中心螺孔，通过一固定芯轴螺钉穿过内花键定位芯轴上的所述中心螺栓孔螺接所述电极安装杆中心孔底面上的所述中心螺孔而将该内花键定位芯轴固定在所述电极安装杆的中心孔中；和/或，

针对加工内花键，所述电极定位芯轴的电极定位段与电极安装杆的中心孔之间为间隙配合；和/或，

所述电极定位芯轴的电极定位段与电极安装杆的中心孔之间同轴度控制在0.01～0.02mm范围内；和/或，

针对加工外花键，所述电极定位芯轴为外花键定位芯轴，包括电极定位段和连接段，其上的所述电极定位段的直径小于所述电极安装杆的中心孔的孔径，与外花键的小径d相应，其上的所述连接段为一较该定位段直径小的卡固段，所述电极安装杆上的连接结构为：在所述电极安装杆的中心孔的孔底设置一轴向的光孔，所述电极定位芯轴的连接段设在该光孔中，形成过渡配合；和/或，

所述圆柱电极外圆柱面的侧母线和上母线，控制两方向母线的直线度≤0.01/80mm,圆柱电极的端面与圆柱面的垂直度应≤0.01mm；和/或，

所述圆柱电极外圆柱面满足表面粗糙度Ra0.8μm。

3.根据权利要求1所述的内外花键电火花加工用组合电极，其特征在于：

对于加工内花键，圆柱电极的外部加工端的包络圆直径大于内花键齿根圆直径，其差值即余量为1-4mm，或者，

对于加工外花键，圆柱电极的内部加工端的包络圆直径大于外花键齿顶圆直径，其差值即所述余量为1-2mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的内外花键电火花加工用组合电极，其特征在于：所述圆柱电极的加工端的形状与要加工的花键的相应形状相匹配，其是圆柱形状，对应加工矩形内花键的键槽；或者是带有锥面的圆台形状，对应加工矩形外花键两个键齿之间的键槽；或者是相对于圆柱电极的中心轴面对称设置的两个斜面构成三角形状，对应加工三角形花键，或者是渐开线形状，对应加工渐开线花键。

5.根据权利要求2所述的内外花键电火花加工用组合电极，其特征在于：所述电极安装孔的下半部为半圆的圆柱壁面，所述电极安装孔的两个对称的倾斜平面的夹角为90°；和/或，

该两个对称的倾斜平面的夹角为60°，或为120°；和/或，

所述电极安装孔的两个倾斜平面之间还设有一矩形退刀槽；和/或，

所述外花键定位芯轴还包括一执手段，与所述电极定位段连接；和/或，

所述圆柱电极的轴径公差为h6；和/或，

所述间隙配合，轴公差为h6，孔公差是H7。