《用常規(guī)工藝加工精密斜齒輪、蝸輪注塑模具型腔的方法

1、      用工程塑料注塑成型的齒輪、蝸輪，目前已經(jīng)有了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)的模具也有很大的需求。由于工程塑料在注塑成型過程中，會產(chǎn)生收縮，因此，用標(biāo)準(zhǔn)的模數(shù)刀具來加工齒輪和蝸輪的注塑模具的型腔是難以實現(xiàn)的，尤其是當(dāng)模具的型腔要求有較高的硬度時。* J( D; c5 t2 _0 v! a6 d  p7 W& , m/ v' i+ 2 h& c. _       假如是直齒輪，就比較容易解決，現(xiàn)在有很多精度很高的線切割機，還有可以精確畫出齒形的各種軟件?？梢暂p而易

2、舉地解決直齒輪的造型。4 : L: j0 |8 但是模具工廠經(jīng)常會遇到斜齒輪和蝸輪的注塑模具。下面以一個斜齒輪為例：( l# I7 L% O+ C 下載 (56.04 KB)2009-7-24 14:43" M) p/ t7 6 1 Q3 O( , j. Y! i& G. g1 e) O這是一個1模數(shù)53齒的變位斜齒輪。從模具結(jié)構(gòu)的層面看，通常斜齒輪的注塑模具的結(jié)構(gòu)是很常規(guī)的，只要保證足夠的精度,一般的模具工廠都可以滿足客戶的要求。4 4   K6 R; T1 M下載 (69.28 KB)2009-7-24 14:435 d; * 8 ' _3 H

3、) 7   . R下載 (51.15 KB)2009-7-24 14:432 f5 D7 . H3 M* ?) n  A2 K. T+ T5 O' L8 ?!       但是斜齒輪注塑模具的齒形的成型部分的加工，是每個模具工廠必須面對的難題，當(dāng)型腔硬度要求HRC50以上時，是很難用切削的方法實現(xiàn)的，也不可能用線切割的方法來實現(xiàn)，因為斜齒輪的齒形的“母線”是螺旋線。+ g5 H* P7 J/ J0 * C8 _ 下載 (25.95 KB)2009-7-24 14:431 y. t7 o, |+ o9 o:

4、C& r- t+ ?0 B2 W        對于精度不高的斜齒輪，以往有電鑄工藝和鈹銅鑄造工藝，這樣得到的造型零件的硬度是不太理想的，而且齒形的精準(zhǔn)度也是不理想的。因為無論是“電鑄”還是“鈹銅鑄”，都需要先做一個“公”，也就是和最終要取得的斜齒輪相似的零件，由于工程塑料收縮的關(guān)系，它與最終所要求的產(chǎn)品在幾何尺寸上有差別，這個差別的大小與所用的塑料有關(guān)，假如所用的塑料是POM，一個直徑50mm的齒輪的直徑方向的差別就在1mm以上。對于精度不高的齒輪，這個誤差是用“變位系數(shù)”來調(diào)整補償?shù)?。但是在齒形方面的誤差就很難補償，齒形的

5、很多參數(shù)都是與模數(shù)有關(guān)的。譬如是1模數(shù)的齒輪，標(biāo)準(zhǔn)的齒高是2.25m。放了收縮率后的模數(shù)就是1.025模數(shù)，齒高的誤差為0.056mm。為了取消這個誤差，我們不可能化很大的代價定做模數(shù)是1.025的“滾齒刀”來加工這個“公”。單件加工“滾齒刀”的成本肯定是很高的。這樣，就產(chǎn)生了一個加工凹的斜齒輪或者蝸輪的模腔的“盲區(qū)”。% p- m( u0 U; r% c! g! G4 L. B5 $ 9 f. B1 s        現(xiàn)在已經(jīng)有可以螺旋進給的高精度電火花加工機床，但是，這個“公”（電極）怎么做？除非是做m1.025的滾齒刀，在滾齒機

6、上“滾”出來。但是這種可能性比較小，因為磨削這個滾齒刀的“漸開線”有較大的難度，而且它的模數(shù)不是整數(shù)。本文介紹一種用常規(guī)工藝加工精密斜齒輪注塑模具型腔的方法，供各位同行參考，以拋磚引玉。本方法的最終加工是由高精密的火花機來實現(xiàn)的，另外二個重要的環(huán)節(jié)是精密分度和加工高精度的“單齒電極”。6 p# n5 ( v" J4 X) m7 K, F* q( 1 c$ R+ q本帖隱藏的內(nèi)容需要回復(fù)才可以瀏覽! x2 _7 w& R+ 首先，要加工出高精度的“單齒電極”：" u2 Q1 B2 p$ $ t. 下載 (20.99 KB)2009-7-24 14:441 5 W5 D

7、6 h! % Q/ a. D  K9 h4 w! X! P* b        這個電極是用每分鐘42000轉(zhuǎn)的高速加工中心銑出來的，齒形的精度誤差在0.002以下。關(guān)鍵的問題是這個齒的三維數(shù)字模型的建模是否準(zhǔn)確？一般的情況下，這個三維數(shù)模的原型（未計算收縮率時）是由客戶提供的，但是在這里我提醒大家一個問題，一般的客戶會提供一整套詳細(xì)的參數(shù)，來作為驗收的標(biāo)準(zhǔn)。而他們提供的三維數(shù)字模型僅僅是作為參考，為了驗證這個三維數(shù)模是否準(zhǔn)確，我們有必要重新建立數(shù)字模型來進行驗證。7 h1 q- v, a5 j* U' O

8、$ q: h6 Q; ?0 o' h, O" r; x  ?& k) h9 I) 第一步先畫出這個斜齒輪的端面的形狀，有很多專門的軟件可以精確地將齒形畫出來（譬如Marstercam)：+ L  x% t# Q( B3 F) o下載 (22.43 KB)2009-7-24 14:44* F6 t( V8 O4 l2 t! u/ x* P( z; S這里要注意的是，畫這個齒形的主要參數(shù)：模數(shù)，在這里要選“端面模數(shù)”，而不是“法向模數(shù)”！" s( p1 / K+ G0 5 W1 o8 o  X0 w)

9、G9 N1 g4 Z       斜齒輪的“母線”是螺旋線。斜齒輪的眾多參數(shù)中，一定有一項參數(shù)叫“螺旋角”。我們按客戶給定的螺旋角和斜齒輪的“節(jié)圓直徑”推算出“螺距”（導(dǎo)程）。這樣可以畫出“螺旋線”，螺旋線的基圓半徑取斜齒輪的“節(jié)圓”半徑。接下來用上面的齒形按“螺旋線”進行實體“導(dǎo)動”，我們便得到這個齒輪的三維數(shù)模。2 s7 K5 - r- E" o1 ; a" N/ P# m) Z3 C( j- l1 r" Q;        執(zhí)行“比較”指令，我們便可以將客戶提供的三維數(shù)模與我們畫

10、出來的齒形進行比較。多數(shù)情況是不吻合的，我經(jīng)常遇到的產(chǎn)品設(shè)計師都是軟件操作的高手，而不是齒輪行業(yè)的專家。我們必須與客戶方面的產(chǎn)品設(shè)計師進行溝通和論證。假如二者相吻合，我們就可以進行下一步的操作。8 N6 o5 Z: d8 f) Z  w8 7 r7 q- y7 o" c8 3 p      在確定了我們所用的工程塑料的收縮率后。我們可以執(zhí)行“比例縮放”命令，將這個“三維數(shù)?！狈糯蟮轿覀冎圃炷＞咚枰某叽?。然后去除其他的齒，留下單齒，畫成前圖的電極的形狀。其中，連接齒形的長方體的二側(cè)面是分中面。上下面是定Z方向的定位面，是用

11、來確定電極的加工深度的。端面是定Y方向的定位面，這些定位面必須與齒形同時一次性銑出來，而且要保證足夠的精度，它將直接決定斜齒輪型腔的精度?；鸹C加工分三次進行，電極的火花間隙分別為：0.2mm、0.05mm、0.01mm。電極的火花間隙是在編程時用刀具補償來實現(xiàn)的。6 k) s* I5 r3 z+ d" J! ?2 Z5 E* _' j, N       精確的分度是加工斜齒輪模具的型腔的關(guān)鍵，最直接的想法就是用“分度頭”來進行分度。但是在實際操作時發(fā)現(xiàn)分度頭非常的笨重和不方便，而且分度時有一個正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的間隙，一不小心就會有誤差，而且

12、這個誤差當(dāng)時不會發(fā)現(xiàn)，檢測也很困難。據(jù)本人多年操作經(jīng)驗的了解，分度頭上配套的分度板上的小孔的精度是有問題的，據(jù)機床附件廠的朋友介紹，它是用“鉆?！便@出來的。因為這些小孔的直徑很小，不可能用座標(biāo)磨床來磨加工。所以靠機械工廠里常規(guī)的分度頭來對斜齒輪型腔的精確分度是不可能的。（弧長的誤差在0.01以下）我設(shè)計了一種用來精密分度和定位的簡單夾具，供大家參考。: N& l- q) ?2 e 下載 (41.4 KB)2009-7-24 14:44& P. I6 . & n. $ x7 l* e0 W2 s) E* y7 D: / u分度板是這樣的：: U( a& / L$

13、i下載 (40.92 KB)2009-7-24 14:442 R$ B" j% V+ D5 W! x' q" w: G& V' l7 i! ?0 Y8 S       它上面的均布的53個定位孔與中間的定位孔是用精密線切割機（慢走絲）一次性做出來的，這53個小孔不用先打預(yù)先的穿絲孔，線切割加工時直接從外面割進去，可以減少線切割機床因為不斷地關(guān)機和開機引起的誤差。（穿絲必須關(guān)機）分度板與要加工的型腔是靠套在一個精度很高的軸上來定位的。并用4個螺釘固定，這4 個螺釘一直到完全加工完畢才松開。( R. ?3 k4 z

14、( w& f- R 下載 (41.21 KB)2009-7-24 14:44*   E7 3 P7 g, T" M& Z* W" 下載 (38.32 KB)2009-7-24 14:44( V4 W: H& C5 K3 W  l* Y# g" w. z! O' , |在夾具的底座上有一個精密的孔，有一根插銷將它與分度板相連接：) l) a' T6 |# e$ f;   m下載 (26.94 KB)2009-7-24 14:44' a8 & ?( h1 r# K" t+ E# c/ a; 9 g- V6 t9 a       每加工完一個齒，松開壓板，拔出銷釘，將分度板轉(zhuǎn)過一個小孔，再插入插銷，收緊壓板，再加工下一個齒。這個夾具使用起來比較方便，直接放在火花機的磁性臺面上吸住，打表分中，碰數(shù)后就可以加工，重量也很輕，一般不超過3公斤。& c# P# s/ N# C, v下載 (67.26 KB)2009-7-24 14:44  f) g/ h; Q: E0 W. w( R1 Q! Q% D0 O       對