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电火花EDM/线切割 |
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微精梳齿慢丝加工及3R夹具的应用 |
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作者：成都敏捷制造工程有限公司 黄海基 马德智 |
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随着科技的发展，对机械零部件、模具产品等的加工精度要求是越来越高，高精度的低速走丝线切割在国内逐渐得到普及，但对于一些特殊要求的产品，不仅是要求有高精度的机床，同时还需要成熟的工艺过程、合理的工装夹具以及高技能的工人相互结合才能做出理想的产品。如图1就是一个较为典型的例子。
1. 技术要求：
1.1 材料为钨铜合金。
1.2 尺寸0.04与0.06共72个周期，要求一致性小于0.003。
1.3 尺寸0.12与0.18一致性小于0.003。
1.4 梳齿根部可圆弧过渡。
1.5 △处共4个，要求尖角。
2.加工方案：
分析这个零件在3维的三个轴线上均需要加工，且精度都很高，所以这个工件至少需要三次装夹，这就存在每一次的装夹都会带来误差，如何减小有装夹带来的误差呢？我们应用了3R-system快速换装夹具，此夹具能快速换装提高机床实动率，同时能保持换装精度0.002mm。根据图纸所要求的尺寸，我们应用了三菱电机的FA20PS-Advance高精度慢走丝机床，此机床最小使用线径0.05mm，加工精度0.003mm。
3. 加工过程：
3.1 备一块30X18X10的钨铜材料。
3.2 按图2装入3R随行件U型夹持器上。
3.3 按照图2所示A、B处做穿线孔。孔径及位置按图纸确定。
3.4 将2只3R底座（macro座）固定到慢走丝机床上打表找正，一只正装，一只卧装，用校正器分别找出底座的坐标，并分别记录于机床坐标系中。
3.5 将装有工件毛坯的夹持器安装的正装的底座上，机床安装0.05的线加工图3 a形状，在加工这个形状时要注意先加工图3b，再加工图3c。
由于加工图3c时会将图3b的接刀痕切除，同时图3c的进出刀位置都在图3b的空当。所以这样的加工顺序可以最大限度地减小进出刀的接痕，同时保证图上所要求的4个尖角位置。
完成图3a后换用0.2的线加工9.2X13尺寸，此步完成后如图4：
3.6 将工件安装于卧装的底座上，用0.2的线加工图5形状。
3.7 换用0.07的线，将随行件转90度，安装于卧装底座上，加工图6形状。
3.8 再换0.05的线，将随行件在转动90度，安装于卧装底座上，把电极移动至图7所示的起割点位置加工图8的梳齿形状。
程序如下：
G54G90G92X0Y0 //选择工件坐标系G54加工图8的0.76部分
M80
M82
M84
M90
G00X-0.353
E65F0.3 //选择E65电参数,经多次试验后所得,预定速度0.3mm/分钟
G01Y-0.295 //此处留有0.005的放电间隙,避免烧伤底面.
X0.353
Y0
G22H001P72
N001
G55G90 G92X0Y0 //选择工件坐标系G55加工图8的72个周期
E65F0.3
G00X0.1
G01Y-0.295
G04X0.5 //防止电极滞后引起的加工不到位
G00Y0
G23
M02
程序优化：
由于72个周期太多，为了减小程序体积，故使用了主程序调用子程序的程序结构。加工完成后整个工件基本成型，如图9。
3.9 到此处即可取下在投影仪下检查梳齿部分有无缺陷，如果没有缺陷即可换用0.2的线将图10中标有Q的两处切断，取下工件即为成品
4. 加工结果
整个零件加工完成后主要尺寸检验报告如表1：（三丰投影仪放大50倍）
5.电参数的确定
在加工梳齿形状前经过反复的十多次实验，以下列出几次典型的试验电参数如表2:
以上参数各加工5个梳齿，预定速度FA0.3，直径0.05mm SP特殊电极。实验结果：
E61参数加工出来几乎没有梳齿形状，梳齿全部被电蚀，仅根部有少量突起。
E62参数加工出来有梳齿形状，但是形状不规则，均匀性非常差，齿状部分宽度平均为0.03mm。
E63参数加工过程中频繁短路，仅仅加工2个齿形，无法继续加工，在投影仪下看不到任何齿形。
E64参数加工形状非常接近图纸要求，实测0.04尺寸为0.043~0.046、0.06尺寸为0.054~0.057，0.1周期尺寸一致性小于0.003。齿形深度0.2为0.198。
综上所述最终采用E64电参数。
6.总结：
经过多次参数的实验，最终加工出合格的产品。实测数据完全达到图纸要求，数据如表1所示。通过我们不懈努力，最终解决了微精梳齿加工的技术性难题。
在实际加工中，一般情况下为了达到高精度的加工都采用多次加工的方法逐次逼近理想形状，而在一些没有加工余量的特殊场合只能采用一次加工，同时为了减少二次放电的形成，只能在电参数及加工液流量上想办法。不仅如此，还要选择是适当的工艺路线及安装夹具。只有将机器、工艺、人员三者有机的结合在一起，才能让精密加工有新的突破。(end)
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(8/9/2013) |
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