專利名稱：大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝置及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械工程粉末冶金模具制造領(lǐng)域，特別涉及一種大深徑比齒形 陰模數(shù)控電火花展成加工裝置及其加工方法。
背景技術(shù)：
對于內(nèi)齒形面的粗加工，傳統(tǒng)的機械加工方法是插齒。但是由于其工作過 程不連續(xù)，導(dǎo)致效率較低；而且插齒刀的硬度必須大于工件；齒形分布的均勻 與否取決于分度機構(gòu)的工作精度；對于象硬質(zhì)合金制作的齒形陰模，插齒方法 則無法加工。內(nèi)齒形精加工方面更多的采用磨齒方法，但受到結(jié)構(gòu)限制，不 易實施。非傳統(tǒng)的特種加工方面利用數(shù)控電火花線切割加工內(nèi)直齒已經(jīng)成熟。但 是由于線切割自身條件所限，目前只能夠加工直齒形內(nèi)齒，不能夠加工斜齒和 螺旋齒；線切割直齒齒面有較厚的燒傷層，表面粗糙度較大，很難直接用作模 具工作零件；對于深徑比較大的粉末冶金工藝用齒形陰模，由于電火花工作液 難于穩(wěn)定、均勻到達(dá)工作線絲的各個部分，導(dǎo)致放電不均，加上加工產(chǎn)物不易 排除，故線切割的齒向和齒形加工精度較低。國內(nèi)對軸向進(jìn)給電火花成形法加工齒輪已有涉足，但工藝靈活性、通用性 及加工精度(錐度大)和深度受限。專利號為200420046680.2、發(fā)明名稱為"漸 變螺旋角齒輪的電火花展成加工裝置"的實用新型專利和2005年第6期《機床 與液壓》文章"漸變螺旋角齒輪回轉(zhuǎn)電火花展成加工機床的設(shè)計"主要對外直齒 的電火花展成加工方案進(jìn)行探究，但未能涉及內(nèi)齒和斜齒的電火花展成加工， 而且其實施的方案、方式不適合寬度較大的內(nèi)齒輪加工；其控制方式采用單板 機的簡易控制方式，靈活性也差。專利申請?zhí)枮?5112710.1的"小模數(shù)漸開線 齒輪的電火花交錯展成加工方法"專利、1995年第3期的《航空精密制造技術(shù)》 "小模數(shù)漸開線齒輪的電火花展成加工技術(shù)"和1998年第3期的《儀器儀表學(xué) 報》"小模數(shù)漸開線齒輪制造方法——電火花交錯展成加工"等采用電火花展成 方法加工，但僅涉及小模數(shù)齒輪情況，工具電極采用齒條，局限于外齒輪加工，
齒條的運動精度受限，加工裝置安裝和運動實施復(fù)雜。1993年第1期《重慶大學(xué)學(xué)報》"硬齒面內(nèi)齒輪電火花展成加工技術(shù)"所介紹的加工方案采用立式布 局，加工區(qū)域淹沒方式，為使電極耗損均勻，工具和工件軸向附加振幅不大的相對運動，使得機床運動和結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。專利申請?zhí)枮?2228420.2、發(fā)明名 稱為"齒輪共軛電火花跑合裝置"的專利只針對已經(jīng)完成齒形粗加工后的外齒 輪精加工作跑合修正以提高分度精度和齒形精度。目前，數(shù)控電火花展成法加工內(nèi)外斜齒輪及其模具的技術(shù)尚未見報道。發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的首要目的在于提供一種大深徑比 齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝置。本發(fā)明擴大了電火花展成加工技術(shù)的加工 范圍，提高了加工精度、降低了表面粗糙度，并實現(xiàn)粗、精加工及拋光一體化， 減少工件安裝次數(shù)和誤差。本發(fā)明的另一 目的在于提供上述加工裝置的加工方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn) 一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火 花展成加工裝置，整體采用臥式布局，包括二軸數(shù)控裝置、伺服電機I (7)、 伺服電機II (1)、工具電極(14)、三爪夾具(4)、工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)、局部 定向供液引入裝置(13)和工具電極夾持外殼(10)，所述二軸數(shù)控裝置包括 操作面板、二軸NC控制器、驅(qū)動器和編碼器，所述二軸數(shù)控裝置分別與伺服 電機I (7)和伺服電機II (1)相連，并分別調(diào)控兩個伺服電機的回轉(zhuǎn)速度， 所述伺服電機II (1)外殼與可調(diào)支撐座(2)連接，可調(diào)支撐座(2)通過電 火花機床通用磁力工作臺磁力吸緊固定；伺服電機II (1)主軸與工件回轉(zhuǎn)內(nèi) 套(3)固定直連，工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)與三爪夾具(4)連接，三爪夾具(4) 將工件(5)夾持，可調(diào)支撐座(2)通過軸承(9)與工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)相連， 可調(diào)支撐座(2)通過高度調(diào)節(jié)螺釘(15)與工作臺(8)連接，旋轉(zhuǎn)匹配高度 調(diào)節(jié)螺釘(15)可實現(xiàn)工件(5)高度和水平度的調(diào)整。所述伺服電機I (7)外殼與工具電極夾持外殼(10)連接，伺服電機I (7)主軸與工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)固定直連，而工具電極夾持外殼(10) 與工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)通過軸承(9)連接，工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)與 工具電極(14)相連；工具電極夾持外殼(10)與支撐板(12)連接，局部定 向供液引入裝置(13)與支撐板(12)上的孔間隙配合，電火花機床伺服進(jìn)給
主軸(6)通過夾頭夾持工具電極夾持外殼(10)。為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明，所述伺服電機n (i)外殼與可調(diào)支撐座(2)通 過螺釘固定連接。所述伺服電機I (7)外殼與工具電極夾持外殼(10)通過螺釘固定連接。 所述工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)通過錐面與工具電極(14)相連。 所述工具電極夾持外殼(10)與支撐板(12)通過螺釘固定連接。 所述工具電極(14)包括三個部分， 一端為齒形段(a)、另一端為錐形段 (c),中間部分為圓柱段(b);所述工具電極齒形段(a)的每個齒根槽內(nèi)設(shè) 置有一排噴射小孔(28)，所述每排噴射小孔(28)等距軸向排布，每個噴射 小孔(28)與工具電極(14)中心軸垂直，每排噴射小孔(28)與平行于工具 電極(14)中心軸的深孔(29)聯(lián)通，深孔(29)的一端設(shè)有堵頭(31)過盈 配合密封，另一端與其直徑等大的徑向進(jìn)水孔(30)相聯(lián)通，所述徑向進(jìn)水孔 (30)設(shè)在工具電極(14)的圓柱段(b)。所述局部定向供液引入裝置(13)包括密封毛氈(21)、毛氈固定座(22)、 入水鋼管(25)和固定支撐板(26)，所述密封毛氈(21)固定在毛氈固定座 (22)上，毛氈固定座(22)與入水鋼管(25)連接，毛氈固定座(22)通過 鎖緊螺母(23)固定，鎖緊螺母(23)與固定支撐板(26)之間設(shè)置壓縮彈簧 (24)。為了消除放電脈沖電源對伺服電機的干擾，兩個伺服電機外殼及主軸與其 他相聯(lián)結(jié)部位都采取絕緣措施(如采用尼龍過渡)。上述大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝置的加工方法，包括以下步 驟將伺服電機I (7)、工具電極夾持外殼(10)、軸承(9)和工具電極回轉(zhuǎn) 內(nèi)套(11)構(gòu)成的裝置水平放置并夾持于電火花機床伺服進(jìn)給主軸(6)上； 將伺服電機I (7)、可調(diào)支撐座(2)、工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)和軸承(9)及三爪 夾具(4)構(gòu)成的部件裝置置于電火花機床工作臺8上；將兩端為錐度中間段 為圓柱面的錐度芯棒的一端錐面插入工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)的錐孔中，用百分表 校正并調(diào)整高度調(diào)節(jié)螺釘(15)使得工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)中心線成水平；手動 進(jìn)給電火花機床伺服進(jìn)給主軸(6)，配合工作臺(8)的前后、左右手動移動， 讓錐度芯棒能同時插入工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)和工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)的錐孔 中，達(dá)到同軸的要求；移動工作臺(8)，取下錐度芯棒，將工件(5)裝入具 有自動定心功能的三爪夾具(4)中，將工具電極(14)錐體部分插入工具電
極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)錐孔后，再安裝支撐板(12)和局部定向供液引入裝置(13)，移動電火花機床工作臺(8)，使得工件(5)寬度與工具電極(14)齒形段對 正。選定工具電極回轉(zhuǎn)速度nl和工件回轉(zhuǎn)速度n2后，同時開啟伺服電機I1(1) 和伺服電機I (7)，使工具電極(14)和工件(5)分別以轉(zhuǎn)速nl和n2回轉(zhuǎn)； 再選定電火花加工參數(shù)，開啟電火花機床，工具電極(14)再以nl回轉(zhuǎn)的同 時隨電火花機床伺服進(jìn)給主軸(6)向下移動(F)，直到達(dá)到合理的火花放電 間隙，形成放電通道，產(chǎn)生火花放電而蝕出工件材料。由于工具電極(14)和 工件(5)等線速度回轉(zhuǎn)(nlxZl=n2xZ2， Z2表示工件(5)齒數(shù))，達(dá)到工 件(5)和丄具電極(14)的精準(zhǔn)嚙合運動，并對齒面形成電火花展成加工和 修正齒面。對于光滑內(nèi)孔上加工齒形，可以選取粗加工電規(guī)準(zhǔn)參數(shù)，達(dá)到較高的效率。 而對于已有齒形的齒面進(jìn)行精密修正時需選取精規(guī)準(zhǔn)參數(shù)，獲得較高的精度和 低的表面粗糙度。本發(fā)明采用電火花展成原理與數(shù)控技術(shù)結(jié)合，數(shù)控實現(xiàn)轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)的獨 立運動nl和n2的選擇和鎖定，確保嚴(yán)格的展成傳動比，徑向進(jìn)給由電火花機 床伺服進(jìn)給主軸(6)伺服運動實現(xiàn)(任何電火花機床皆備之功能)，工作液供 給采用具有3 5MPa的內(nèi)噴實現(xiàn)(工作液壓力值應(yīng)視工件的深度而適當(dāng)變化， 深度越大、壓力增加)，為確保加工區(qū)供液壓力充分、流量充足、排屑流暢、 散熱充分，采用局部定向供液引入裝置(13)和工具電極(14)。工具電極徑向進(jìn)給(F)的同時工件電極(n2)和工具電極(nl)等線速 度回轉(zhuǎn)，nlxZl=n2xZ2，實現(xiàn)火花放電，蝕出材料；數(shù)字控制回轉(zhuǎn)速度，調(diào) 控十分方便，通過適配改變nl和n2的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)同一個齒數(shù)Z1的工具電極 加工出不同的工件齒數(shù)Z2，擴大加工通用性。差齒傳動(Zl和Z2不成倍數(shù)關(guān)系時)過程中，工具與工件不同形齒的嚙 合與火花放電，實現(xiàn)達(dá)到均化誤差并減少齒形、齒向、分度等誤差的工作原理。 從而既可實現(xiàn)對光孔的齒形加工，又可以用于完成對現(xiàn)有齒形的誤差修正。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果1、本發(fā)明裝置的設(shè)備結(jié)構(gòu)、運動簡單，傳動路線短、實施方便。本裝置 不需傳統(tǒng)意義上的退刀槽、空刀槽；伺服電機分別與工具電極和工件電極直接 連接，減少中間傳遞環(huán)節(jié)及其傳動誤差，二軸數(shù)控實現(xiàn)電子變速，實現(xiàn)加工的
數(shù)字化輸入、自動化加工；工件、工具的定位、裝夾簡便；展成嚙合的主/隨 動運動速度調(diào)速簡便，精準(zhǔn)，特別在加工不同齒數(shù)的工件時，只需鎖定傳動比 參數(shù)便可。裝置采用臥式布局的非淹沒加工方式， 一方面保證電火花蝕出產(chǎn)物 與工作液循環(huán)流暢；另一方面確保兩個伺服電機、軸承等不被工作液浸泡，且 觀察方便、工作環(huán)境干凈、整潔。2、 通用性好，變通靈活。只需改變、匹配工具電極和工件電極的轉(zhuǎn)速， 一個外齒形電極可以加工不同齒數(shù)的內(nèi)齒形模具。3、 加工質(zhì)量好、粗糙度低，能有效提高齒形、齒向精度。徑向進(jìn)給實現(xiàn) 火花放電，確保工具電極耗損小而均勻、無錐度產(chǎn)生；差齒嚙合均化誤差；電 規(guī)準(zhǔn)選擇靈活、配以混粉手段可以極大提高加工精度，并降低漸開齒面粗糙度。 工具電極可以一次裝夾、分段用于粗、精加工，減少裝夾誤差。局部定向內(nèi)噴 供液保證供液充分、排渣屑徹底、散熱效果好，無"二次放電"發(fā)生。4、 擴大了加工范圍。本裝置不僅加工內(nèi)直齒工件和內(nèi)斜齒工件；工件和 工具互換位置后，同一套裝置還可實施外圓柱直齒和斜齒的同類型加工。套類 零件內(nèi)表面儲油槽、雙聯(lián)內(nèi)齒輪、類似油槽結(jié)構(gòu)特征(中部凹陷)的內(nèi)齒輪也 可進(jìn)行加工。本裝置特別適合難加工材料、模具齒形、花鍵槽硬質(zhì)合金、淬 火鋼、深徑比特大的粉末冶金陰模。5、 加工成本低廉，可達(dá)到電極的綜合利用，齒形電極外齒形加工容易。 本發(fā)明可獲得穩(wěn)定放電加工條件、效率較高、齒輪加工精度可達(dá)7級，混粉加 工后，表面粗糙度低至0.1pm，齒面不需后續(xù)處理，可直接用作模具。


圖1是數(shù)控電火花展成內(nèi)齒加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中l(wèi)一伺服電機II (工件回轉(zhuǎn)速度n2); 2 —可調(diào)支撐座；3 —工件回 轉(zhuǎn)內(nèi)套；4一三爪夾具；5 —工件；6—電火花機床伺服進(jìn)給主軸；7 —伺服電機 I (工具回轉(zhuǎn)速度nl); 8 —工作臺；9一軸承；IO —工具電極夾持外殼；ll一 工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套；12 —支撐板；13 —局部定向供液引入裝置，14一工具電極；15 —高度調(diào)節(jié)螺釘。圖2是局部向視圖，說明工具電極14與工件5展成加工運動關(guān)系圖。 圖3是工具電極結(jié)構(gòu)示意圖。其中28 —噴射小孔；29 —深孔；30 —進(jìn)水孔；31 —堵頭；a —齒形段；b 一圓柱段；C一錐形段。圖4是局部定向供液引入裝置結(jié)構(gòu)示意圖。其中14一工具電極；21—密封毛氈；22 —毛氈固定座；23 —鎖緊螺母; 24 —壓縮彈簧；25 —入水鋼管；26—固定支撐板；27 —壓力火花液軟管。圖5是數(shù)控電火花展成內(nèi)齒加工裝置展成運動的二軸數(shù)控控制框圖。 其中控制面板輸入工具電極轉(zhuǎn)速nl和工件電極轉(zhuǎn)速n2，啟動控制器， 驅(qū)動器分別驅(qū)動伺服電機I和伺服電機II,兩個伺服電機的轉(zhuǎn)速通過編碼器反 饋回控制器進(jìn)行比較，由于兩個電機與兩個電極直連，故實現(xiàn)閉環(huán)控制。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方 式不限于此。 實施例如圖1所示， 一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝置，整體采用 臥式布局，包括二軸數(shù)控裝置、伺服電機I7、伺服電機IIl、工具電極14、 三爪夾具4、工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套3、局部定向供液引入裝置13和工具電極夾持外殼 10，所述二軸數(shù)控裝置包括操作面板、二軸NC控制器、兩驅(qū)動器和兩編碼器， 所述二軸數(shù)控裝置分別與伺服電機I 7和伺服電機II 1相連，并分別調(diào)控兩個 伺服電機的回轉(zhuǎn)速度(nl和n2)，所述伺服電機II 1外殼與可調(diào)支撐座2通過 螺釘固定連接，可調(diào)支撐座2靠電火花機床通用磁力工作臺磁力吸緊固定；伺 服電機II 1主軸與工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套3固定直連，工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套3與三爪夾具4連 接，三爪夾具4將工件5夾持，伺服電機II 1啟動則帶動工件5以n2轉(zhuǎn)速回 轉(zhuǎn)?？烧{(diào)支撐座2通過軸承9與工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套3相連，可調(diào)支撐座2通過高度 調(diào)節(jié)螺釘15又與工作臺8連接。旋轉(zhuǎn)匹配高度調(diào)節(jié)螺釘15可實現(xiàn)工件5高度 和水平度的調(diào)整。伺服電機I 7外殼與工具電極夾持外殼10固定連接，伺服電機I 7主軸與 工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套11固定直連，而工具電極夾持外殼10與工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套 11通過軸承9連接，工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套11與工具電極14相連。工具電極夾 持外殼10與支承板12通過螺釘固定連接，局部定向供液引入裝置13與支承 板12上的孔間隙配合，電火花機床伺服進(jìn)給主軸6通過夾頭夾持工具電極夾 持外殼10，使得工具電極14在以nl轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)的同時，實現(xiàn)上下進(jìn)給(F)，
工具電極14齒面與工件5實現(xiàn)展成運動。如圖2所示，工具電極14以nl轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，而工件5以n2轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)，通 過局部向視圖說明工具電極14與工件5展成加工運動關(guān)系。如圖3所示，工具電極14包括三個部分， 一端為齒形段a、另一端為錐 形段c，中間部分為圓柱段b;工具電極齒形段的每個齒根槽內(nèi)設(shè)置有一排噴 射小孔28，每排噴射小孔28等距軸向排布，每個噴射小孔28與工具電極W4 中心軸垂直，每排噴射小孔28與平行于工具電極14中心軸的深孔29聯(lián)通， 深孔29的一端設(shè)有堵頭31過盈配合密封，另一端與其直徑等大的徑向進(jìn)水孔 30相聯(lián)通，徑向進(jìn)水孔30設(shè)在工具電極14的圓柱段b。工具電極14齒形段 a齒數(shù)Zl， Zl數(shù)目的深孔29與齒槽內(nèi)的一排噴射小孔28貫通、與右端Zl 數(shù)目的入水孔30聯(lián)通，Zl數(shù)目的堵頭31與深孔29左端過盈配合，由此形成 Zl數(shù)目的獨立水流通路。如圖4所示，工具電極14和局部定向供液引入裝置 13通過密封毛氈21連接。局部定向供液引入裝置13包括密封毛氈21、毛氈 固定座22、入水鋼管25和固定支承板26。密封毛氈21固定在毛氈固定座22 上，毛氈固定座22與入水鋼管25連接，毛氈固定座22通過鎖緊螺母23固定， 鎖緊螺母23與固定支承板26之間設(shè)置壓縮彈簧24。如圖5所示，本發(fā)明的工作過程是通過操作面板輸入工具電極轉(zhuǎn)速nl和 工件電極轉(zhuǎn)速n2，啟動二軸NC (數(shù)控)控制器，該控制器分別與兩驅(qū)動器相 連，驅(qū)動器分別驅(qū)動伺服電機IIl和伺服電機I7，兩個伺服電機的轉(zhuǎn)速通過 編碼器反饋回二軸NC控制器進(jìn)行比較，當(dāng)nl二n2，可以實現(xiàn)工件和工具的 同歩共軛回轉(zhuǎn)加工。由于兩個伺服電機與兩個電極直連，故實現(xiàn)閉環(huán)控制。數(shù)控實現(xiàn)轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)的獨立運動nl和n2的選擇和鎖定，確保嚴(yán)格的展 成傳動比，徑向進(jìn)給由電火花機床伺服進(jìn)給主軸6伺服運動實現(xiàn)(任何電火花 機床皆備之功能)，工作液供給采用具有3 5MPa的內(nèi)噴實現(xiàn)(工作液壓力值 應(yīng)視加工工件的深度而適當(dāng)變化，深度越大、壓力增加)，為確保加工區(qū)供液 壓力充分、流量充足、排屑流暢、散熱充分，采用局部定向供液引入裝置13 和工具電極14?；鸹ǚ烹姇r，電流的流經(jīng)途徑電火花機床伺服進(jìn)給主軸6 工具電極夾 持外殼10 軸承外圈 滾動體 軸承內(nèi)圈 工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套11 工具電極 14 電火花放電通道(間隙擊穿) 工件5 三爪夾具4 工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套3 軸承內(nèi)圈 滾動體 軸承外圈 可調(diào)支撐座2 工作臺8。工具與工件的定心與安裝靠莫氏錐度芯軸來"就地安裝"確定。即工具和工 件未能安裝之前，將兩端為莫氏錐度的芯軸的左右錐面同時插入工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套 3和工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套11的兩個內(nèi)錐孔中，通過前后調(diào)整電火花機床的工作臺 8、主軸角度和上下位置，使其工件和工具的回轉(zhuǎn)中心在同一軸線上后，卸下芯軸，再分別安裝工件5和工具電極14。本發(fā)明的大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝置的加工方法，包括以下步驟將伺服電機I7、工具電極夾持外殼IO、軸承9和工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套 11構(gòu)成的裝置水平放置并夾持于電火花機床伺服進(jìn)給主軸6上；將伺服電機 17、可調(diào)支撐座2、工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套3、軸承9和三爪夾具4構(gòu)成的部件裝置置于電火花機床工作臺8上;將兩端為錐度中間段為圓柱面的錐度芯棒的一端錐面插入工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套3的錐孔中，用百分表校正并調(diào)整高度調(diào)節(jié)螺釘15使得 工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套3中心線成水平；手動進(jìn)給電火花機床伺服進(jìn)給主軸6，配合工 作臺8的前后、左右手動移動，讓錐度芯棒能同時插入工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套3和工具 電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套ll的錐孔中，達(dá)到同軸的要求；右移工作臺8，取下錐度芯棒， 將工件5裝入具有自動定心功能的三爪夾具4中，將工具電極14錐體部分插 入工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套11錐孔后，再安裝支承板12和局部定向內(nèi)噴裝置13， 左移電火花機床工作臺8，使得工件5寬度與工具電極14齒形段對正。選定工具電極回轉(zhuǎn)速度nl和工件回轉(zhuǎn)速度n2后，同時開啟伺服電機IIl 和伺服電機I7，使工具電極14和工件5分別以轉(zhuǎn)速nl和n2回轉(zhuǎn)；再選定電 火花加工參數(shù)，開啟電火花機床，工具電極14再以nl回轉(zhuǎn)的同時隨機床伺 服進(jìn)給主軸6向下移動(F)，直到達(dá)到合理的火花放電間隙，形成放電通道， 產(chǎn)生火花放電而蝕出工件材料。由于工具電極14和工件5等線速度回轉(zhuǎn) (nlxZl二n2xZ2， Z2表示工件5齒數(shù))，達(dá)到工件5和工具電極14的精準(zhǔn)嚙 合運動，并對齒面形成電火花展成加工和修正齒面。獨立可拆卸的二軸數(shù)控系統(tǒng)(圖5):帶反饋(編碼盤)的兩個伺服電機 分別調(diào)控工具電極(nl)和工件電極的回轉(zhuǎn)速度(n2)，速度調(diào)節(jié)范圍從0 300RPM，電火花加工進(jìn)給運動(F)則利用電火花機床原來的系統(tǒng)(ZNC — 單軸數(shù)控)由于電機與兩個電極直連，其控制實際上為全閉環(huán)控制。展成加 工原理和運動數(shù)控調(diào)節(jié)并鎖定傳動比，徑向進(jìn)給(F)的同時工件電極(n2) 和工具電極(nl)等線速度回轉(zhuǎn)，nlxZl=n2xZ2，實現(xiàn)火花放電，蝕出材料。對于光滑內(nèi)孔上加工齒形，可以選取粗加工電規(guī)準(zhǔn)參數(shù)，達(dá)到較高的效率。面進(jìn)行精密修正時需選取精規(guī)準(zhǔn)參數(shù)，獲得較高的精度和 低的表面粗糙度。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實 施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、 替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝置，其特征在于所述加工裝置整體采用臥式布局，包括二軸數(shù)控裝置、伺服電機I(7)、伺服電機II(1)、工具電極(14)、三爪夾具(4)、工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)、局部定向供液引入裝置(13)和工具電極夾持外殼(10)，所述二軸數(shù)控裝置包括操作面板、二軸NC控制器、驅(qū)動器和編碼器，所述二軸數(shù)控裝置分別與伺服電機I(7)和伺服電機II相連，所述伺服電機II(1)外殼與可調(diào)支撐座(2)連接；伺服電機II(1)主軸與工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)固定直連，工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)與三爪夾具(4)連接，三爪夾具(4)將工件(5)夾持，可調(diào)支撐座(2)通過軸承(9)與工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)相連，可調(diào)支撐座(2)通過高度調(diào)節(jié)螺釘(15)與工作臺(8)連接；所述伺服電機I(7)外殼與工具電極夾持外殼(10)連接，伺服電機I(7)主軸與工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)會(11)固定直連，工具電極夾持外殼(10)與工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)通過軸承(9)連接，工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)與工具電極(14)相連；工具電極夾持外殼(10)與支撐板(12)連接，局部定向供液引入裝置(13)與支撐板(12)上的孔間隙配合，電火花機床伺服進(jìn)給主軸(6)通過夾頭夾持工具電極夾持外殼(10)。
2 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝 置，其特征在于所述伺服電機II (1)外殼與可調(diào)支撐座(2)通過螺釘固定 連接。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝 置，其特征在于所述伺服電機I (7)外殼與工具電極夾持外殼(10)通過螺 釘固定連接。
4 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝 置，其特征在于所述工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)通過錐面與工具電極(14)相 連。
5 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝 置，其特征在于所述工具電極夾持外殼(10)與支承板(12)通過螺釘固定連接。
6 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝 置，其特征在于所述工具電極(14)包括三個部分，-端為齒形段(a)、另 一端為錐形段(C),中間部分為圓柱段(b);所述工具電極齒形段(a)的每個齒根槽內(nèi)設(shè)置有一排噴射小孔(28)，所述每排噴射小孔(28)等距軸向排布， 每個噴射小孔(28)與工具電極(14)中心軸垂直，每排噴射小孔(28)與平 行于工具電極(14)中心軸的深孔(29)聯(lián)通，深孔(29)的一端設(shè)有堵頭(31) 過盈配合密封，另一端與其直徑等大的徑向進(jìn)水孔(30)相聯(lián)通，所述徑向進(jìn) 水孔(30)設(shè)在工具電極(14)的圓柱段(b)。
7 、根據(jù)權(quán)利要求]所述的一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝 置，其特征在于所述局部定向供液引入裝置(13)包括密封毛氈(21)、毛氈 固定座(22)、入水鋼管(25)和固定支承板(26)，所述密封毛氈(21)固定 在毛氈固定座(22)上，毛氈固定座(22)與入水鋼管(25)連接，毛氈固定 座(22)通過鎖緊螺母(23)固定，鎖緊螺母(23)與固定支撐板(26)之間 設(shè)置壓縮彈簧(24)。
8 、權(quán)利要求1所述的一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝置的 加工方法，其特征在于包括以下步驟將伺服電機I (7)、工具電極夾持外殼Q0)、軸承(9)和工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)構(gòu)成的裝置水平放置并夾持于電 火花機床伺服進(jìn)給主軸(6)上；將伺服電機I (7)、可調(diào)支撐座(2)、工件回 轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)和軸承(9)及三爪夾具(4)構(gòu)成的部件裝置置于電火花機床工作 臺8上；將兩端為錐度中問段為圓柱面的錐度芯棒的一端錐面插入丁件l口l轉(zhuǎn)內(nèi) 套(3)的錐孔中，用百分表校正并調(diào)整高度調(diào)節(jié)螺釘(15)使得工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)中心線成水平；手動進(jìn)給電火花機床伺服進(jìn)給主軸(6)，配合工作臺(8) 的前后、左右手動移動，讓錐度芯棒能同時插入工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套(3)和工具電極 冋轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)的錐孔中，達(dá)到同軸的要求；移動工作臺(8)，取下錐度芯棒， 將工件(5)裝入具有自動定心功能的三爪夾具(4)中，將工具電極(14)錐 體部分插入工具電極回轉(zhuǎn)內(nèi)套(11)錐孔后，再安裝支承板(12)和局部定向 供液引入裝置(13)，移動電火花機床工作臺(8)，使得工件(5)寬度與工具 電極(14)齒形段對正；選定工具電極回轉(zhuǎn)速度nl和工件回轉(zhuǎn)速度n2后，同時開啟伺服電機II (1) 和伺服電機I (7)，使工具電極(14)和工件(5)分別以轉(zhuǎn)速nl和n2回轉(zhuǎn)； 再選定電火花加工參數(shù)，開啟電火花機床，工具電極(14)再以nl回轉(zhuǎn)的同時 隨電火花機床伺服進(jìn)給主軸(6)向下移動(F)，直到達(dá)到合理的火花放電間隙， 形成放電通道，產(chǎn)生火花放電而蝕出工件材料<
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大深徑比齒形陰模數(shù)控電火花展成加工裝置及其加工方法，該加工裝置整體采用臥式布局，包括二軸數(shù)控裝置、伺服電機I、伺服電機II、工具電極、三爪夾具、工件回轉(zhuǎn)內(nèi)套、局部定向供液引入裝置和工具電極夾持外殼，本發(fā)明采用電火花展成原理與數(shù)控技術(shù)結(jié)合，充分利用現(xiàn)有電火花機床設(shè)備，通過附加獨立的數(shù)控展成運動和裝置實現(xiàn)展成運動和加工，加工完備后拆除附加裝置，絲毫不影響電火花機床原有的功能和用途。同時擴大機床功能和應(yīng)用加工范圍，特別適合難加工材料、模具齒形、花鍵槽硬質(zhì)合金、淬火鋼、深徑比特大的粉末冶金陰模。本發(fā)明加工方法簡單，加工成本低廉，數(shù)控操作簡便、易于實施，能有效提高齒形、齒向精度，降低表面粗糙度。
文檔編號B23H9/00GK101147992SQ200710031040
公開日2008年3月26日 申請日期2007年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月24日
發(fā)明者余尚行, 周玉山, 孫永紅, 戰(zhàn)祥樂, 朱派龍, 趙戰(zhàn)峰, 明 邵, 陳學(xué)文 申請人:廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院;華南理工大學(xué)