在普通线切割机床上实现螺旋加工的方法

ouyangid · 发表于 2011-6-11 11:39:15

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普通线切割机床是一种典型的二轴联动型数控机床，一般只能用作各种二维图形的切割加工，其加工工艺范围较为狭窄。如何拓宽普通线切割机床的加工工艺范围，以使其能更好地满足客观生产需要，一直是广大线切割用户所关注的问题。本文基于作者多年的实践工作经验具体介绍在普通线切割机床上实现螺旋加工的方法。
一：螺旋运动的实现
螺旋运动是由直线运动和旋转运动两种基本运动合成的。要在普通线切割机床上实现螺旋加工，我们除了要利用线切割机床其中的一轴（X轴或Y轴）获得直线运动外，还必须利用另一轴（Y轴或X轴）及必要的辅助装置使工件转起来。步骤如下：
1．根据现有的线切割机床所用的步进变速装置（包括变速箱和步进电机）的型号直接到生产厂家去另购一套或者自己制作一套。如果是自己制作的话，各主要参数（包括步进电机的参数和变速箱的速比）最好同原来的一致，这样可以简化以后具体加工时的程序编制问题。同时还要注意：
（1）变速箱内各啮合齿轮间应实现无间隙啮合，为保证加工精度，绝对不容许有反向间隙存在。通常可采用如图一所示的双片薄齿轮叠加并在中间加拉力弹簧的结构来消除齿轮啮合间隙。

（2）    齿轮变速箱箱体的前、后、上、下、左、右六个面间要做到相互垂直，变速箱内各轴间要保证相互平行并垂直于前后两个面，以满足具体加工时工件的校准及准确定位的需要。
（3）    输出轴端部结构的制作应有利于工件的快速、准确定位。
2．  将以上所准备好的步进变速装置按图二所示固定到线切割机床的工作台上。在固定之前用千分表对变速箱体作校正以保证步进变速装置的输出轴同机床的X轴平行。将原线切割机床Y轴步进电机的连线（四根）断开，用接线桩头连接到新步进电机上。注意连接的正确性，否则，步进电机无法正常工作。

3．测试一下新装的步进变速装置的工作情况。在控制器中输入一简单程序如：B0 B0 B4000 GYL2,看看其转动是否平稳，各齿轮的啮合情况是否理想，并在齿轮上加注润滑油。一般应以齿轮间啮合无间隙、无噪音，输出轴转动平稳、灵活为准。考虑一下要想使工件转动一周，应输入的记数长度是多少？工件的旋转方向如何控制？
二：编程及加工

图三
如图三所示为一生产剃须刀螺旋滚刀零件所用模具的型腔件。图纸要求在圆柱体上加工出十条长25mm,宽0.12mm，相对转角为90度的螺旋槽。显然，采用常规的加工方法是无法实现的。
现在，我们利用以上的装置采用线切割的方法来完成加工。
首先，将工件固定到步进变速装置的输出轴上，并保证工件的旋转中心与输出轴的轴心一致。我选择了把输出轴的端部做成?6.00mm凸台以与工件?6.00mm内孔相配的方式（如图二所示）。考虑到螺旋槽的宽度为0.12mm（此槽系螺旋滚刀的刀片定位所用槽）及线切割加工时的放电间隙，采用直径为0.1mm的电极丝。
接着，对工件进行分中，确保电极丝穿过工件中心。
再接下来就可以输入程序进行加工了。以现在较常用的采用螺距为4mm的滚珠丝杠的机床为例，考虑到输出轴转动一周，程序记数长度为4000单位，现在的相对螺旋转角为90度，即要求转动1/4周，所以，切割每条螺旋槽时，转动所需的记数长度为1000单位。故程序如下：
1．B25000 B1000 B25000 GXL4    （切割程序）
2．B25000 B1000 B25000 GXL2    （回退程序）
3．B0 B0 B400 GYL2             （分度程序）
4．B25000 B1000 B25000 GXL4    （切割程序）
5．B25000 B1000 B25000 GXL2    （回退程序）
6．B0 B0 B400 GYL2             （分度程序）
7．B25000 B1000 B25000 GXL4    （切割程序）
8． B25000 B1000 B25000 GXL2 （回退程序）
9． B0 B0 B400 GYL2             （分度程序）
10．B25000 B1000 B25000 GXL4 （切割程序）
11．B25000 B1000 B25000 GXL2 （回退程序）
12．B0 B0 B400 GYL2             （分度程序）
13．B25000 B1000 B25000 GXL4 （切割程序）
14．B25000 B1000 B25000 GXL2 （回退程序）
（程序完毕，其实，工件转动半周即可完成整个加工）
最后，利用以上程序对工件进行加工，可以方便地得到图纸要求的结果。当然，加工过程中还要注意加工电流、加工速度的稳定性，电极丝回退过程中最好把高频关掉以防止重复切割而使螺旋槽的宽度变大。
三：结束语
上述螺旋加工方法的实现，大大拓宽了普通线切割机床的加工工艺范围，从而使普通线切割机床能更好地满足实际生产的需要。本人从事线切割加工相关工作多年，在此期间，利用上述方法已多次成功解决有关螺旋型工件的线切割加工问题。除了上面向大家介绍的这一实例之外，成功完成过多色圆珠笔中的转轮模具零件、女士用口红盒模具零件、圆柱凸轮零件、端面齿轮零件等等的加工，在线切割螺旋加工方面积累了一定的经验。最后，热忱欢迎对以上内容有兴趣的同仁同我联系，共同探讨，共同进步。
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