齒輪的線切割加工——磊哥制作

1、B組07號(hào)： 占磊占磊目錄一.齒輪的認(rèn)識(shí)二.齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)和類型三.電火花線切割機(jī)的認(rèn)識(shí)四.齒輪的線切割加工加工分析一、齒輪的認(rèn)識(shí) 輪緣上有齒能連續(xù)嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的機(jī)械元件。齒輪是能互相嚙合的有齒的機(jī)械零件，齒輪在傳動(dòng)中的應(yīng)用很早就出現(xiàn)了。19世紀(jì)末，展成切齒法的原理及利用此原理切齒的專用機(jī)床與刀具的相繼出現(xiàn)，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性受到重視。1.簡介2.結(jié)構(gòu)一般有輪齒、齒槽、端面、法面、齒頂圓、齒根圓、基圓、分度圓。標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪各部分名稱及基本尺寸各部分名稱及基本尺寸3齒輪的加工 齒輪齒形的加工方法有兩種。一種是成形法，就是利用與被切齒輪齒槽形狀完全相符的成形銑刀切出齒形的方

2、法，如銑齒； 另一種是展成法，它是利用齒輪刀具與被動(dòng)齒輪的相互嚙合運(yùn)動(dòng)而切出齒形的加工方法，如滾齒和插齒 選擇加工方法要依據(jù)難度.精度.批量.成本等決定我們這幾周運(yùn)用的是電火花線切割加工方法(1)滾齒機(jī)滾齒：可以加工8模數(shù)以下的斜齒 （2）銑床銑齒：可以加工直齒條 （6）插床插齒：可以加工內(nèi)齒 （4）冷打機(jī)打齒：可以無屑加工 （5）刨齒機(jī)刨齒：可以加工16模數(shù)大齒輪（3）精密鑄齒：可以大批量加工廉價(jià)小齒輪 （7）磨齒機(jī)磨齒：可以加工精密母機(jī)上的齒輪（8）壓鑄機(jī)鑄齒：多數(shù)加工有色金屬齒輪 （9）剃齒機(jī)：是一種齒輪精加工用的金屬切削機(jī)床 二、齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)與類型齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)與類型一一. . 特點(diǎn)

3、：特點(diǎn)：傳動(dòng)動(dòng)力大，效率高傳動(dòng)動(dòng)力大，效率高壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高壽命長，工作平穩(wěn)，可靠性高能保證恒定的傳動(dòng)比，能傳能保證恒定的傳動(dòng)比，能傳遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)遞任意夾角兩軸間的運(yùn)動(dòng)制造、安裝精度要求較高，制造、安裝精度要求較高，因而成本也較高因而成本也較高不宜作軸間距離過大的傳動(dòng)不宜作軸間距離過大的傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)平面齒輪傳動(dòng)空間齒輪傳動(dòng)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)傳遞相交運(yùn)動(dòng)傳遞交錯(cuò)軸運(yùn)動(dòng)外嚙合齒輪齒條內(nèi)嚙合外嚙合齒輪齒條直齒斜齒交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)蝸桿渦輪準(zhǔn)雙曲面齒輪曲線齒人字齒齒輪運(yùn)動(dòng)內(nèi)嚙合外嚙合（1）兩輪軸線互相平行（2）輪齒的齒長方向與齒輪軸線互相平行（3）兩輪軸動(dòng)方向相反（4）

4、此種傳動(dòng)方式應(yīng)用最廣泛內(nèi)嚙合（1）兩輪軸線互相平行（2）輪齒的齒長方向與齒輪軸線互相平行（3）兩輪軸動(dòng)方向相同直齒圓柱齒輪傳動(dòng)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)外嚙合內(nèi)嚙合（1）齒輪齒長方向線與齒輪軸線傾斜一個(gè)角度（2）與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)相比，同時(shí)嚙合的齒數(shù)也增多，傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)的扭矩也比較大（3）運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)存在軸向力（4）加工制造比直圓柱齒輪麻煩些人字齒輪傳動(dòng)（1）具有斜齒圓柱齒輪的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不產(chǎn)生軸向力（2）適用于傳動(dòng)效率大，需作正反向運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)中（3）加工制造比斜齒圓柱齒輪麻煩非圓柱齒輪傳動(dòng)（1）目前常見的非圓柱齒輪有橢圓形和扇形兩種（2）當(dāng)主動(dòng)軸等速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從動(dòng)軸可以實(shí)現(xiàn)有規(guī)律的不等速轉(zhuǎn)動(dòng)（3）此種傳

5、動(dòng)多用于自動(dòng)化機(jī)構(gòu)直齒錐齒輪傳動(dòng)（1）兩輪軸線相交于錐頂點(diǎn)，軸交角有三種：90；90（正交）；90（2）輪齒齒線的延長線通過錐頂點(diǎn)斜齒錐齒輪傳動(dòng)（1）斜齒齒線斜向，或者說，齒線的延長線不通過錐頂點(diǎn)，而是與莫一圓相切（2）兩輪螺旋角相等，螺旋方向相反弧齒錐齒輪傳動(dòng)（1）齒輪齒線呈圓弧形（2）兩輪螺旋角相等，螺旋方向相反（3）與直齒錐齒輪傳動(dòng)相比，同時(shí)參加嚙合的齒數(shù)增多，傳動(dòng)平穩(wěn)，傳遞扭矩較大交叉軸斜齒輪傳動(dòng)（1）兩輪軸線不在同一平面上，或任意交錯(cuò)，或老是垂直交錯(cuò)（2）兩輪的螺紋角可以相等，也可以不相等（3）兩輪螺紋方向可以相同，也可以不同蝸桿傳動(dòng)（1）蝸桿軸線與渦輪軸線成垂直交錯(cuò)（2）可以實(shí)現(xiàn)大

6、的傳動(dòng)比，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，有自鎖（3）傳動(dòng)效率較低，蝸桿線速度受一定限制齒條（1）齒廓上各點(diǎn)的法線是平行的，各點(diǎn)的速度大小、方向都相同，各點(diǎn)的壓力角都相等（2）與齒頂線平行的各直線上的齒距都相同，模數(shù)為同一標(biāo)準(zhǔn)值，其中齒厚與齒槽寬相等且與齒頂線平行的直線稱為中線，它是確定齒條各部分尺寸的基準(zhǔn)線。三、電火花線切割加工三、電火花線切割加工一.什么是電火花線切割 電火花線切割加工（電火花線切割加工（Wire cut Electrical Wire cut Electrical Discharge MachiningDischarge Machining，簡稱，簡稱WEDMWEDM）是線電極電火花是

7、線電極電火花加工的簡稱，是電火花加工的一種，加工的簡稱，是電火花加工的一種，有時(shí)又稱線切割。有時(shí)又稱線切割。二.主要應(yīng)用 它主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如沖裁模它主要用于加工各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極，各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等，火花成型加工用的金屬電極，各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等，具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛

8、的應(yīng)用，目前國內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用，目前國內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的已占電加工機(jī)床總數(shù)的6060以上。以上。三.工作原理當(dāng)鉬絲與工件的距離小到一定程度時(shí)，在脈沖電壓的作用下，工作液被擊穿，在鉬絲與工件之間形成瞬間放電通道，產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，使金屬局部熔化甚至汽化而被蝕除下來。若工作臺(tái)帶動(dòng)工件不斷進(jìn)給，就能切割出所需要的形狀。由于貯絲筒帶動(dòng)鉬絲交替作正、反向的高速移動(dòng)，所以鉬絲基本上不被蝕除，可使用較長的時(shí)間。 其基本原理如圖所示。被切割的工件作為工件電極，鉬絲作為工具電極，脈沖電源發(fā)出一連串的脈沖電壓，加到工件電極和工具電極上。鉬絲與工件之間施加足夠的

9、具有一定絕緣性能的工作液（圖中未畫出）。四.電火花線切割機(jī)的分類 根據(jù)電極絲的運(yùn)行速度不同，電火花線切割機(jī)床通常根據(jù)電極絲的運(yùn)行速度不同，電火花線切割機(jī)床通常分為兩類：分為兩類： 一類是一類是高速走絲電火花線切割機(jī)床高速走絲電火花線切割機(jī)床（WEDM-HSWEDM-HS），其電極絲作高），其電極絲作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度為速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度為8 810m/s10m/s，電極絲可重復(fù)使用，加工速，電極絲可重復(fù)使用，加工速度較高，但快速走絲容易造成電極絲抖動(dòng)和反向時(shí)停頓，使加工質(zhì)量度較高，但快速走絲容易造成電極絲抖動(dòng)和反向時(shí)停頓，使加工質(zhì)量下降，是我國生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種，也是我國獨(dú)創(chuàng)的

10、電火花線切割下降，是我國生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種，也是我國獨(dú)創(chuàng)的電火花線切割加工模式；加工模式； 另一類是另一類是低速走絲電火花線切割機(jī)床低速走絲電火花線切割機(jī)床（WEDM-LSWEDM-LS），其電極絲作），其電極絲作低速單向運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度低于低速單向運(yùn)動(dòng)，一般走絲速度低于0.2m/s0.2m/s，電極絲放電后不再使用，電極絲放電后不再使用，工作平穩(wěn)、均勻、抖動(dòng)小、加工質(zhì)量較好，但加工速度較低，是國外工作平穩(wěn)、均勻、抖動(dòng)小、加工質(zhì)量較好，但加工速度較低，是國外生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種。生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種。PS:中速走絲電火花線切割是在快走絲線切割的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)變頻多次切割功能，是近幾年發(fā)展的新工

11、藝。區(qū)別：切割屬電加工范疇,是由前蘇聯(lián)發(fā)明的,我國是第一個(gè)用于工業(yè)生產(chǎn)的國家,當(dāng)時(shí)由復(fù)旦大學(xué)和蘇州風(fēng)機(jī)械廠合作生產(chǎn)的是最早的機(jī)型叫復(fù)旦型,我們國內(nèi)在此基礎(chǔ)上發(fā)展了快走絲系統(tǒng)(HS).歐美和日本發(fā)展了慢走系統(tǒng)(LS) 。1.1.電極絲我國采用鎢鉬電極絲我國采用鎢鉬合金合金絲絲, ,國外采用黃銅絲國外采用黃銅絲; ; 2.2.我國采用皂化工作液我國采用皂化工作液, ,國外采用去離子水國外采用去離子水; ; 3.3.我國的走絲速度為我國的走絲速度為1111米米/ /秒左右秒左右, ,國外為國外為3535米米/ /分分, , 4.4.我們的電極絲是重復(fù)利用的直到斷絲為至我們的電極絲是重復(fù)利用的直到斷絲

12、為至, ,國外是走過后不再重國外是走過后不再重復(fù)使用復(fù)使用, , 5.5.我們的精度不如國外高我們的精度不如國外高. . 根據(jù)對(duì)電極絲運(yùn)動(dòng)軌跡的控制形式不同，電火花線切割機(jī)根據(jù)對(duì)電極絲運(yùn)動(dòng)軌跡的控制形式不同，電火花線切割機(jī)床又可分為三種：床又可分為三種： 第一種是模仿形控制，其在進(jìn)行線切割加工前，預(yù)先制造出與工件第一種是模仿形控制，其在進(jìn)行線切割加工前，預(yù)先制造出與工件形狀相同的模，加工時(shí)把工件毛坯和形狀相同的模，加工時(shí)把工件毛坯和* *模同時(shí)裝夾在機(jī)床工作臺(tái)上，在模同時(shí)裝夾在機(jī)床工作臺(tái)上，在切割過程中電極絲緊緊地貼著模邊緣作軌跡移動(dòng)，從而切割出與模形切割過程中電極絲緊緊地貼著模邊緣作軌跡移動(dòng)

13、，從而切割出與模形狀和精度相同的工件來；狀和精度相同的工件來； 第二種是光電跟蹤控制，其在進(jìn)行線切割加工前，先根據(jù)零件圖樣第二種是光電跟蹤控制，其在進(jìn)行線切割加工前，先根據(jù)零件圖樣按一定放大比例描繪出一張光電跟蹤圖，加工時(shí)將圖樣置于機(jī)床的光按一定放大比例描繪出一張光電跟蹤圖，加工時(shí)將圖樣置于機(jī)床的光電跟蹤臺(tái)上，跟蹤臺(tái)上的光電頭始終追隨墨線圖形的軌跡運(yùn)動(dòng)，再借電跟蹤臺(tái)上，跟蹤臺(tái)上的光電頭始終追隨墨線圖形的軌跡運(yùn)動(dòng)，再借助于電氣、機(jī)械的聯(lián)動(dòng)，控制機(jī)床工作臺(tái)連同工件相對(duì)電極絲做相似助于電氣、機(jī)械的聯(lián)動(dòng)，控制機(jī)床工作臺(tái)連同工件相對(duì)電極絲做相似形的運(yùn)動(dòng)，從而切割出與圖樣形狀相同的工件來；形的運(yùn)動(dòng)，從而切

14、割出與圖樣形狀相同的工件來； 第三種是數(shù)字程序控制，第三種是數(shù)字程序控制，采用先進(jìn)的數(shù)字化自動(dòng)控制采用先進(jìn)的數(shù)字化自動(dòng)控制技術(shù)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床按照加工前技術(shù)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床按照加工前根據(jù)工件幾何形狀參數(shù)預(yù)先根據(jù)工件幾何形狀參數(shù)預(yù)先編制好的數(shù)控加工程序自動(dòng)編制好的數(shù)控加工程序自動(dòng)完成加工，不需要制作完成加工，不需要制作* *模模樣板也無需繪制放大圖，比樣板也無需繪制放大圖，比前面兩種控制形式具有更高前面兩種控制形式具有更高的加工精度和廣闊的應(yīng)用范的加工精度和廣闊的應(yīng)用范圍，目前國內(nèi)外圍，目前國內(nèi)外 95 95以上以上的電火花線切割機(jī)床都已采的電火花線切割機(jī)床都已采用數(shù)控化。用數(shù)控化。四、齒輪的線切割加工及加

15、工分析 毛坯將毛坯在數(shù)控車床上車好端面，并把倒角車好車好的毛坯在電火花線切割機(jī)床上，用CACX畫好齒輪輪廓圖，用3B格式生成程序裝夾毛坯裝好工件運(yùn)行程序，進(jìn)行加工，大齒輪需要先加工鍵槽，取絲再裝絲加工外齒輪電火花線切割部分打開機(jī)床，進(jìn)入自動(dòng)編程狀態(tài)畫好齒輪和鍵槽部分，運(yùn)用軌跡生成指令生成軌跡用程序跳步指令跳步鍵槽和外齒輪部分，再生成3B格式得到程序預(yù)演程序，穿好絲，進(jìn)入自動(dòng)對(duì)刀，打開切削液然后進(jìn)入加工狀態(tài)，切完鍵槽要取絲完成跳步，最后等待加工結(jié)束，大約2個(gè)半小時(shí)主動(dòng)軸齒輪加工部分主動(dòng)軸齒輪的專用夾具其余加工步驟大體相同，不用跳步，需要將絲手動(dòng)移到穿絲點(diǎn)加工成品圖快走絲切割機(jī)斷絲原因的分析快走絲

16、切割機(jī)斷絲原因的分析 高速走絲高速走絲電火花線切割加工電火花線切割加工中的斷絲問題一直一個(gè)最普遍的問題。中的斷絲問題一直一個(gè)最普遍的問題。它使加工停頓并不得不從頭開始，浪費(fèi)了大量時(shí)間，破壞了加工表面的它使加工停頓并不得不從頭開始，浪費(fèi)了大量時(shí)間，破壞了加工表面的完整性，增加了加工的困難。完整性，增加了加工的困難。 斷絲原因的分析及解決辦法：斷絲原因的分析及解決辦法：1.1.與電極絲相關(guān)的斷絲與電極絲相關(guān)的斷絲 1 1） 絲張力及走絲速度。對(duì)于高速走絲線切割加工，廣泛采用絲張力及走絲速度。對(duì)于高速走絲線切割加工，廣泛采用0 006060 025mm25mm的鉬絲，因它耐損耗、抗拉強(qiáng)度高、絲質(zhì)不易

17、變脆且較的鉬絲，因它耐損耗、抗拉強(qiáng)度高、絲質(zhì)不易變脆且較少斷絲。提高電極絲的張力可減少絲振的影響，從而提高精度和切割速少斷絲。提高電極絲的張力可減少絲振的影響，從而提高精度和切割速度。絲張力的波動(dòng)對(duì)加工穩(wěn)定性影響很大。產(chǎn)生波動(dòng)的原因是：貯絲筒度。絲張力的波動(dòng)對(duì)加工穩(wěn)定性影響很大。產(chǎn)生波動(dòng)的原因是：貯絲筒上的電極絲正反運(yùn)動(dòng)時(shí)張力不一樣；工作一段時(shí)間后電極絲又會(huì)伸，致上的電極絲正反運(yùn)動(dòng)時(shí)張力不一樣；工作一段時(shí)間后電極絲又會(huì)伸，致使張力下降（一般認(rèn)為張力在使張力下降（一般認(rèn)為張力在121215N15N較合適較合適) ) 張力下降的后果是絲振張力下降的后果是絲振加劇，極易斷絲。加劇，極易斷絲。 2)

18、走絲速度的提高有利于鉬絲把工作液帶入較大厚度工件的放電間隙中，確保電蝕產(chǎn)物的排除和放電加工的穩(wěn)定。但走絲速度過高，鉬絲抖動(dòng)嚴(yán)重，將會(huì)破壞加工的穩(wěn)定性，加工精度和表面粗糙度都會(huì)變差，并易造成斷絲。走絲速度過低時(shí)由于損耗大，也易斷絲，一般經(jīng)驗(yàn)以小于10m/s為宜。 3） 鉬絲上出現(xiàn)燒傷點(diǎn)發(fā)生斷絲。一旦鉬絲上出現(xiàn)“疙瘩”狀的燒傷點(diǎn)，極易發(fā)生斷絲現(xiàn)象。一般認(rèn)為，這是粘附在電極絲上的加工屑（陽極物質(zhì)）所為，該粘附物起到了使放電集中在電極絲上的作用，此時(shí)若冷卻散熱條件差，就很可能使該處的溫度升高，這樣一來在連續(xù)的放電中就可能繼續(xù)有其他加工屑粘附在該點(diǎn)附近，如此造成一種惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致該處發(fā)生燒傷現(xiàn)象。

19、2. 2. 與脈沖與脈沖電源電源相關(guān)的斷絲相關(guān)的斷絲 （1 1）加工電流加工電流很大，火花放電異常，導(dǎo)致斷絲。種故障多數(shù)脈沖電源很大，火花放電異常，導(dǎo)致斷絲。種故障多數(shù)脈沖電源的輸出已變?yōu)橹绷鬏敵鏊?。從脈沖電源的輸出級(jí)向多諧振蕩器逐級(jí)檢的輸出已變?yōu)橹绷鬏敵鏊隆拿}沖電源的輸出級(jí)向多諧振蕩器逐級(jí)檢查波形，更換損壞的元件，使輸出為合乎要求的脈沖波形時(shí)才能投入使查波形，更換損壞的元件，使輸出為合乎要求的脈沖波形時(shí)才能投入使用。用。 （2 2）輸出電流超過限值斷絲。在加工過程中火花放電突然變?yōu)樗{(lán)色的）輸出電流超過限值斷絲。在加工過程中火花放電突然變?yōu)樗{(lán)色的弧光放電，電流超過限值，將鉬絲燒斷。用示波器測(cè)輸端和振蕩部分都弧光放電，電流超過限值，將鉬絲燒斷。用示波器測(cè)輸端和振蕩部分都無波形輸出。可判斷故障出在振蕩部分。檢查發(fā)現(xiàn)有無波形