專(zhuān)利名稱(chēng)：一種變截面彎道型腔的加工制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種變截面彎道型腔的加 工制造方法。
技術(shù)背景目前，對(duì)于機(jī)械性能要求較高的變截面彎道型腔的加工，國(guó)外常采用精密 鑄造成型，國(guó)內(nèi)精密鑄造技術(shù)尚不完善， 一般采用常規(guī)加工方法，即采用銑削 加工與鉗工手工加工成型相結(jié)合的方法進(jìn)行加工，該加工工藝型面誤差大，加 工周期很長(zhǎng)，加工效率低。電火花成型制造技術(shù)，屬于特種制造技術(shù)，加工方式一般采用單向直線進(jìn)給。國(guó)內(nèi)一般用于回轉(zhuǎn)進(jìn)給的軸，承重量很小， 一般不大于10公斤。對(duì)于大的型腔常采用小電極分段加工，但分段加工需要多次對(duì)刀，容易錯(cuò)位，很難保證加工精度，加工效率也很低。發(fā)明內(nèi)容由于大型變截面彎道體存在上述加工問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種變截 面彎道型腔的加工制造方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案所述的變截面彎道型腔的加工制造方法，其加工步驟為首先粗加工銑削 型腔，再使用粗電極電火花加工成型，然后使用半精電極電火花加工成型，最 終采用精電極電火花精修成型；其中，I、粗加工銑削型腔從彎道體開(kāi)口的兩端先鉆孔，并且鉆通，沿鉆孔的 方向分別從兩端進(jìn)行銑削加工，能加工到的部位為電火花加工留3 5mm的加 工余量；II、電火花加工成型(1) 、電極的設(shè)計(jì)、制造a) 、電極的設(shè)計(jì)、加工電極分粗電極、半精電極、精電極三種，工件進(jìn) 行電火花加工時(shí)，根據(jù)T件光潔度要求不同，可用粗電極、半精電極、精電極 三種電極依次加工，也可只用粗電極、精電極兩種電極依次加工；每個(gè)電極的 加工均是采用多塊石墨方坯料拼接，每塊方坯料拼接前，將內(nèi)部挖空，保留有 螺釘孔的區(qū)域，坯塊的兩端面見(jiàn)平；沿順序分別粘接已挖空的相鄰的毛坯塊， 再用螺釘加固，依次把毛坯拼接起來(lái)；再加工外形，加工出與上述彎道型腔形 狀相同的中空電極；b) 、電極的尺寸測(cè)量有以下三種方法① 采用樣板測(cè)量電極的形狀與尺寸；② 采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量；③ 在數(shù)控銑床上分截面測(cè)量不同截面點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，至少測(cè)量4個(gè)截面位置；C)、電極安裝測(cè)量在彎道體大開(kāi)口端，預(yù)先加工一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)孔，小于并接 近最終尺寸，粗電極、半精電極和精電極，在加工時(shí)均以此孔為基準(zhǔn)對(duì)刀找正， 檢測(cè)電極安裝是否扭曲；d)、對(duì)刀找正采用對(duì)刀裝置對(duì)刀，以檢測(cè)和校正電極的位置，即回轉(zhuǎn)中 心與彎道體的回轉(zhuǎn)中心是否重合；(2) 、彎道型腔加工將銑削粗加工后的彎道體裝夾在數(shù)控電火花加工機(jī)床的工作臺(tái)上，按己加工的底面及側(cè)面為基準(zhǔn)找正、找平工件；將電極安裝在與電極旋轉(zhuǎn)軸連接的電 極安裝板上；通過(guò)對(duì)刀找正找正電極，使電極旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心與工件彎道體 的回轉(zhuǎn)中心重合，即確定X軸、Y軸、Z軸的零點(diǎn)位置；接通電源，在數(shù)控系 統(tǒng)的控制下，按照預(yù)先設(shè)定的數(shù)控程序使回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)齒輪，把旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)傳給電極旋轉(zhuǎn)軸，電極旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)電極安裝板旋轉(zhuǎn)，使電極繞著電極旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加工；電極加工時(shí)，采用放電、斷電的加工原理進(jìn)行加工，先使用粗加工電極進(jìn)行加工，余量至少0.3mm，放電電流150 180安，粗加工后使用 半精加工電極進(jìn)行加工，余量至少0.1mm，放電電流10 50安，最后使用精加 工電極進(jìn)行精修，余量為零，放電電流8 10安，變截面彎道型腔加工完成。所述的變截面彎道型腔的加工機(jī)床，以現(xiàn)有的三軸數(shù)控電火花加工機(jī)床為 基礎(chǔ)，其由機(jī)床主機(jī)、電源、數(shù)控系統(tǒng)及工作液箱組成，機(jī)床主機(jī)由床身、滑 枕X、 Y軸運(yùn)動(dòng)部件和Z軸部件組成，床身上設(shè)置工作臺(tái)及油槽，滑枕X、 Y 軸運(yùn)動(dòng)部件均置于床身后側(cè)，X、 Y軸采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌支承，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)滾珠絲桿，主軸安裝在Z軸部件上，Z軸部件由滾動(dòng)直線導(dǎo)軌支承，通過(guò)伺 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；其還具有一回轉(zhuǎn)軸，回轉(zhuǎn)軸固定在連接板上，連接板與主軸連接， 回轉(zhuǎn)軸通過(guò)傳動(dòng)齒輪與電極旋轉(zhuǎn)軸連接，電極旋轉(zhuǎn)軸固定在連接板下面，回轉(zhuǎn) 軸由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；電極安裝在電極安裝板上，電極安裝板上還安裝配重塊， 電極安裝板與電極旋轉(zhuǎn)軸連接。所述的變截面彎道型腔的加工機(jī)床，其回轉(zhuǎn)軸也可直接與主軸連接。 由于采用了如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性-對(duì)變截面彎道型腔的加工，全部采用電火花加工時(shí)效率很低，也不利于排 屑，本發(fā)明變截面彎道型腔的加工制造方法，對(duì)彎道型腔分區(qū)域進(jìn)行加工，先 采用數(shù)控銑預(yù)先把型腔部位粗加工完成，能加工到的部位為電火花加工留3 5 mm的加工余量；再采用電火花加工將變截面彎道型腔加工成型。電火花加工時(shí)，采用直線軸定位，回轉(zhuǎn)軸進(jìn)給，使加工工藝合理，加工精 度高；電極采用石墨坯料拼接，并采用螺釘與粘接并用的技術(shù)，設(shè)計(jì)出特殊形 狀的中空電極，既可減少電極重量，又能滿足外形要求；三種電極加工，既可 提高加工效率，又容易保證加工精度?；剞D(zhuǎn)軸采用精密數(shù)控旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以獲得精確分度， 并能實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)速轉(zhuǎn)動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)調(diào)整和伺服加工，回轉(zhuǎn)軸最大承重60Kg。
圖1是加工彎道型腔的示意圖；圖2是圖1的截面圖；圖3是電極的拼裝示意圖；圖4是圖3中一塊坯料的俯視圖；圖5是變截面彎道型腔的加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中l(wèi)一主軸；2—電極；3—電極安裝板；4一配重塊；5 —連接板；6 — 電極旋轉(zhuǎn)軸；7 —回轉(zhuǎn)軸；8 —傳動(dòng)齒輪；9一坯料。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明-如圖l、 2所示，工件具有彎道形狀，型腔深，變截面，材料硬度高，粗糙度要求高。如圖5所示，該變截面彎道型腔的加工機(jī)床，以現(xiàn)有的三軸數(shù)控電火花加 工機(jī)床為基礎(chǔ)，其由機(jī)床主機(jī)、電源、數(shù)控系統(tǒng)及工作液箱組成，機(jī)床主機(jī)由 床身、滑枕X、 Y軸運(yùn)動(dòng)部件和Z軸部件組成，機(jī)床采用牛頭C型結(jié)構(gòu)形式， 由數(shù)控系統(tǒng)控制，作為機(jī)床的支承件，床身采用箱形結(jié)構(gòu)，可獲得高的支承剛 性，床身上設(shè)置工作臺(tái)及油槽，滑枕X、 Y軸運(yùn)動(dòng)部件均置于床身后側(cè)，有利 于提高部件的運(yùn)動(dòng)剛性和幾何精度，X、 Y軸采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌支承，通過(guò)伺服 電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制分別實(shí)現(xiàn)X、 Y軸調(diào)整運(yùn)動(dòng)，以獲得精 確的位置調(diào)整；主軸安裝在Z軸部件上，Z軸部件由滾動(dòng)直線導(dǎo)軌支承，通過(guò) 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)主軸上下調(diào)整運(yùn)動(dòng)，由數(shù)控/手動(dòng)控制調(diào)整，實(shí)現(xiàn)精確定位; 其還具有一回轉(zhuǎn)軸7，回轉(zhuǎn)軸固定在連接板5上，連接板與主軸1連接，回轉(zhuǎn) 軸7通過(guò)傳動(dòng)齒輪8與電極旋轉(zhuǎn)軸6連接，電極旋轉(zhuǎn)軸6固定在連接板5下面， 回轉(zhuǎn)軸由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；電極2安裝在電極安裝板3上，電極安裝板上還安裝 配重塊4，電極安裝板3與電極旋轉(zhuǎn)軸6連接。所述的變截面彎道型腔的加工機(jī)床，其回轉(zhuǎn)軸也可直接與主軸連接。該變截面彎道型腔的加工制造方法，其加工步驟為-1、 加工外形及基準(zhǔn)面并留有10 15mm余量；2、 分別從彎道體開(kāi)口的大端、小端預(yù)鉆孔，并鉆通；3、 加工彎道體開(kāi)口的小端直孔區(qū)域細(xì)長(zhǎng)孔到圖紙尺寸；4、 采用數(shù)控銑粗加工彎道型腔部位，能加工到的部位均勻留量3 5mm;5、 電火花加工(1) 、電極的設(shè)計(jì)、制造a) 、電極的設(shè)計(jì)、加工電極分粗電極、半精電極、精電極三種，工件進(jìn) 行電火花加工時(shí)，根據(jù)工件光潔度要求，采用粗電極、半精電極、精電極三種 電極依次加工，也可只用粗電極、精電極兩種電極依次加工；如圖3、 4所示， 每個(gè)電極的加工均是采用多塊石墨方坯料拼接，采用多塊石墨方坯料拼接，每 塊方坯料拼接前，將內(nèi)部挖空，保留有螺釘孔的區(qū)域，坯塊的兩端面見(jiàn)平；沿 順序分別粘接已挖空的相鄰的毛坯塊，再用螺釘加固，依次把毛坯拼接起來(lái)； 再加工外形，加工出與上述彎道型腔形狀相同的中空電極，加工出粗電極、半 精電極、精電極三種；三種電極結(jié)構(gòu)、形狀相同，外形尺寸不同，其中粗電極 外形尺寸比實(shí)際圖紙尺寸均勻小0.8mm，半精電極外形尺寸比實(shí)際圖紙尺寸均 勻小0.3mm,精電極外形尺寸比實(shí)際圖紙尺寸均勻小O.lmm;b) 、電極的尺寸測(cè)量在數(shù)控銑床上分截面測(cè)量不同截面點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)可在計(jì)算機(jī)上預(yù)先求出，至少測(cè)量4個(gè)截面位置；C)、電極安裝測(cè)量在彎道體大開(kāi)口端，預(yù)先加工一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)孔，小于并接近最終尺寸，粗電極、半精電極和精電極，在加工時(shí)均以此孔為基準(zhǔn)對(duì)刀找正，檢測(cè)電極安裝是否扭曲；d)、對(duì)刀找正采用對(duì)刀裝置對(duì)刀，以檢測(cè)和校正電極的位置，即回轉(zhuǎn)中 心與彎道體的回轉(zhuǎn)中心是否重合；(2) 、彎道型腔加工將銑削粗加工后的彎道體裝夾在數(shù)控電火花加工機(jī)床的工作臺(tái)上，按已加 工的底面及側(cè)面為基準(zhǔn)找正、找平工件；將電極安裝在與電極旋轉(zhuǎn)軸連接的電極安裝板上；通過(guò)對(duì)刀找正找正電極，使電極旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心與工件彎道體 的回轉(zhuǎn)中心重合，即確定X軸、Y軸、Z軸的零點(diǎn)位置；接通電源，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，按照預(yù)先設(shè)定的數(shù)控程序使回轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)齒輪8，把 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給電極旋轉(zhuǎn)軸6，電極旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)電極安裝板3旋轉(zhuǎn)，使電極2繞 著電極旋轉(zhuǎn)軸6進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加工；先使用粗加工電極進(jìn)行加工，余量至少0.3111111，放電電流150 180安，粗加工后使用半精加工電極進(jìn)行加工，余量至少O.lmm， 放電電流10 50安，最后使用精加工電極進(jìn)行精修，余量為零，放電電流8 10安，電火花加工時(shí)，用不同的放電電流，來(lái)控制粗糙度；6、鉗工拋光，保證光滑連接以及粗糙度的要求，變截面彎道型腔加工完成。
權(quán)利要求
1、一種變截面彎道型腔的加工制造方法，其特征在于其加工步驟為首先粗加工銑削型腔，再使用粗電極電火花加工成型，然后使用半精電極電火花加工成型，最終采用精電極電火花精修成型；其中，I、粗加工銑削型腔從彎道體開(kāi)口的兩端先鉆孔，并且鉆通，沿鉆孔的方向分別從兩端進(jìn)行銑削加工，能加工到的部位為電火花加工留3～5mm的加工余量；II、電火花加工成型(1)、電極的設(shè)計(jì)、制造a)、電極的設(shè)計(jì)、加工電極分粗電極、半精電極、精電極三種，工件進(jìn)行電火花加工時(shí)，根據(jù)工件光潔度要求不同，可用粗電極、半精電極、精電極三種電極依次加工，也可只用粗電極、精電極兩種電極依次加工；每個(gè)電極的加工均是采用多塊石墨方坯料拼接，每塊方坯料拼接前，將內(nèi)部挖空，保留有螺釘孔的區(qū)域，坯塊的兩端面見(jiàn)平；沿順序分別粘接已挖空的相鄰的毛坯塊，再用螺釘加固，依次把毛坯拼接起來(lái)；再加工外形，加工出與上述彎道型腔形狀相同的中空電極；b)、電極的尺寸測(cè)量有以下三種方法①采用樣板測(cè)量電極的形狀與尺寸；②采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量；③在數(shù)控銑床上分截面測(cè)量不同截面點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，至少測(cè)量4個(gè)截面位置；c)、電極安裝測(cè)量在彎道體大開(kāi)口端，預(yù)先加工一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)孔，小于并接近最終尺寸，粗電極、半精電極和精電極，在加工時(shí)均以此孔為基準(zhǔn)對(duì)刀找正，檢測(cè)電極安裝是否扭曲；d)、對(duì)刀找正采用對(duì)刀裝置對(duì)刀，以檢測(cè)和校正電極的位置，即回轉(zhuǎn)中心與彎道體的回轉(zhuǎn)中心是否重合；(2)、彎道型腔加工將銑削粗加工后的彎道體裝夾在數(shù)控電火花加工機(jī)床的工作臺(tái)上，按已加工的底面及側(cè)面為基準(zhǔn)找正、找平工件；將電極安裝在與電極旋轉(zhuǎn)軸連接的電極安裝板上；通過(guò)對(duì)刀找正找正電極，使電極旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心與工件彎道體的回轉(zhuǎn)中心重合，即確定X軸、Y軸、Z軸的零點(diǎn)位置；接通電源，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，按照預(yù)先設(shè)定的數(shù)控程序使回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)齒輪，把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給電極旋轉(zhuǎn)軸，電極旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)電極安裝板旋轉(zhuǎn)，使電極繞著電極旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加工；電極加工時(shí)，采用放電、斷電的加工原理進(jìn)行加工，先使用粗加工電極進(jìn)行加工，余量至少0.3mm，放電電流150～180安，粗加工后使用半精加工電極進(jìn)行加工，余量至少0.1mm，放電電流10～50安，最后使用精加工電極進(jìn)行精修，余量為零，放電電流8～10安，變截面彎道型腔加工完成。
2、 一種變截面彎道型腔的加工機(jī)床，以現(xiàn)有的三軸數(shù)控電火花加工機(jī)床為 基礎(chǔ)，其由機(jī)床主機(jī)、電源、數(shù)控系統(tǒng)及工作液箱組成，機(jī)床主機(jī)由床身、滑 枕X、 Y軸運(yùn)動(dòng)部件和Z軸部件組成，床身上設(shè)置工作臺(tái)及油槽，滑枕X、 Y 軸運(yùn)動(dòng)部件均置于床身后側(cè)，X、 Y軸采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌支承，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū) 動(dòng)滾珠絲桿，主軸安裝在Z軸部件上，Z軸部件由滾動(dòng)直線導(dǎo)軌支承，通過(guò)伺 服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；其特征在于其還具有一回轉(zhuǎn)軸(7)，回轉(zhuǎn)軸固定在連接板(5) 上，連接板與主軸(1)連接，回轉(zhuǎn)軸(7)通過(guò)傳動(dòng)齒輪(8)與電極旋轉(zhuǎn)軸(6) 連接，電極旋轉(zhuǎn)軸(6)固定在連接板(5)下面，回轉(zhuǎn)軸由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；電 極(2)安裝在電極安裝板(3)上，電極安裝板上還安裝配重塊(4)，電極安 裝板(3)與電極旋轉(zhuǎn)軸(6)連接。
3、如權(quán)利要求2所述的變截面彎道型腔的加工機(jī)床，其特征在于其回轉(zhuǎn) 軸也可直接與主軸連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種變截面彎道型腔的加工制造方法，其首先粗加工銑削型腔，從彎道體開(kāi)口的兩端先鉆孔，并且鉆通，沿鉆孔的方向分別從兩端進(jìn)行銑削加工，能加工到的部位為電火花加工留3～5mm的加工余量；再使用電火花加工成型，設(shè)計(jì)制造與上述彎道型腔形狀相同的中空電極，有粗電極、半精電極、精電極三種電極，先使用粗電極電火花加工成型，再使用半精電極電火花加工成型，最終采用精電極電火花精修成型；采用本發(fā)明的加工制造方法，加工精度高，效率高。
文檔編號(hào)B23H5/04GK101224517SQ20081004923
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月4日
發(fā)明者張燦偉, 朱耀華, 賈利曉 申請(qǐng)人:崔革軍