线切割加工直齿轮

摘 要：本文主要介绍了如何用新火花线切割机床加工直齿轮的具体方法以及与传统的金属切削加工直齿轮的优缺点对比。采用多次切割加工的方式，提高表面光洁度，以满足直齿轮的表面粗糙度需求；采用更加合理的装夹方式，本文采用桥式支撑方式，先加工内孔后加工外形的加工工艺安排，来解决同心度的问题。

关键词：线切割加工齿轮；autocad；多次切割

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.21.025

1 研究背景

目前工程训练教学中的直齿轮加工多以插齿和铣齿为主要加工手段，其中铣齿属于成形法，插齿属于展成法。这两种加工相比较展成法加工精度高，生产效率低，而且需要插齿机和相关配件，生产成本高。这两种加工齿轮的方法都有一定的局限性，对于直齿轮内径和模数都有要求和需要相关配件，且加工键槽还需额外加工。因现在工程训练教学中的用的直齿轮数量少，模数多，种类多，如果仅用这两种加工方式不能解决所有的问题，于是本人就想到了用线切割加工直齿轮的办法来解决这个问题。

2 研究的目标和方法

工程训练的目的是让学生在实际操作的过程中理论联系实际，让学生在学中做，做中学，用理论来推动实践，用实践来修正或补充理论。

因线切割加工直齿轮灵活，多变可加工任意模数标准直齿轮，对于工件的外形要求不高；还可以加工非圆的直齿轮。所以本文选择线切割加工直齿轮。

3 研究的详细过程及阶段结果

问题一，直齿轮表面粗糙度。

齿轮分度圆上表面粗糙度代表齿面的粗糙程度，滚齿和刨齿的齿面粗糙程度一般在3.2um到1.6um之间，磨齿的齿面粗糙程度在1.6um以下。线切割加工直齿轮的时候可采用多次切割加工的方式，提高表面光洁度，完全满足直齿轮的表面粗糙度需求。

解决办法：促进多次切割加工对线切割的运用，刚开始，促进对较大电流的使用，促进粗加工的有利实行，然后，通过对小电流的运用，促使精修加工的完成，这样有助于促进较好加工精度以及加工表面光滑度的上升。具体切割的次数根据工件、加工要求等来确定，一般进行三次切割就行。

（1）高速稳定切割作为第一次切割任务。1）脉冲参数：通过对高峰值电流的合理选择，促使对较长脉宽规准的运用，有助于大电流切割的实行，从而促使其切割速度的提升。2）对第一次切割来说，其偏离量必须在0.05～0.06mm中，一旦其偏离量过大，就会对第二次切割速度产生严重影响，一旦其偏离量过小，也很难促使第一次切割痕迹的合理消除。3）走丝方式：将高速走丝作为主要走丝方式，其基本速度在8～12m/s左右，和最大加工效率保持一致。

（2）精修是第二次切割的主要任务，有利于其加工尺寸精度的合理保持 。1）脉冲参数：中等规准作，第二次切割后的粗糙度在1.4～1.7um之间。2）精修，切割偏离量f一般在0.01～0.015mm就行。3）走丝方式：低速走丝是其主要走丝方式，一般其速度在4～6m/s左右，而且需要限制进给速度。

（3）抛磨修光在第三次切割任务中扮演着重要角色。1）脈冲参数：将最小脉宽作为主要修光原料，但是加工表面质量会对其峰值电流的大小产生影响。2）对精修来说，其在电火花磨削中运用甚广，所以加工量较小，一般在0.003～0.005mm就行。3）走丝方式：其走丝方式相比于第二次，显得更为低速，有1～3m/s的速度，而且促进跟踪进给速度能保持合理范围，有利于平稳进给。

（4）线径补偿：多次切割时的偏离量已考滤了放电间隙，故补偿量仅为钼丝半径。

问题二，同心度问题。

同心度的问题是由于线切割的加工方式导致的，因为线切割不能一次性加工齿轮的外形和内孔，需要有两次切割，这就有可能导致内孔和外形的同心度不高。

解决办法：采用更加合理的装夹方式，本文采用桥式支撑方式。采用先加工内孔后加工外形的加工工艺安排，来解决同心度的问题。

4 工件装夹方法

（1）悬臂支撑方式。有极强的通用性，便于装夹。然而因为其工件处于单端压紧，另一端悬空的状态，所以工件底部很难和工作台保持平行一致，因此很容易出现上仰或倾斜现象，这就使得切割面和工件上下平面处于垂直度不够的状态，其精度也不统一。所以在要求较低和悬臂不高的情况下运用甚广。

（2）两端支撑方式。其支撑具有稳定性强的特点，由于其具有高平面定位精度，所以工件底面和切割面处于垂直良好状态，但是其在较小零件上运用较少。

（3）桥式支撑方式。在双端夹中促使对两块支撑垫铁架的运用。其具有很强的通用性，便于装夹，无论那种工件，都能实行装夹。

（4）板式支撑方式装夹。对这种方式来说，其将常用工件形状以及尺寸作为主要运用原材料，通过对有通孔支撑板装夹工件的合理运用，有助于其装夹精度的提高，但其通用性相对较弱。

（5）复式支撑方式装夹。促进桥式夹具和专用夹具的有效统一。其在装夹上方便具体，在成批零件加工上运用甚广，有助于工件的节省和电极丝相对位置的合理保持，更有助于工件加工一致性的形成。

5 结论

最初的线切割加工直齿轮的想法来自于光伏发电系统中某些非常规的直齿轮零件，这些直齿轮用传统的金属切削加工很难切削出来，因为这些直齿轮属于模数小，齿数多，且不属于常见的直齿轮。刚刚好本人在教线切割加工，就萌发了用线切割加工直齿轮的想法。

线切割加工直齿轮是可以很好的解决金属切削加工齿轮面临的问题，加工时间短，模数种类多，而且可以加工异形齿轮。

线切割加工直齿轮优点是加工不接触工件，对于工件的软硬程度没有要求，缺点是只能加工导电的材料，对于工件的材质有要求。

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作者简介：王宇（1984-），男，山西临汾人，本科，初级，研究方向：数控制造。