圓柱面電火花線切割加工技術

馬金龍 李東飛

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

1 概述

電火花線切割機床是電火花加工機床的一種，它是以一根沿本身軸線移動的細金屬鉬絲作為加工電極，沿著事先設定的軌跡加工出符合圖紙要求工件的幾何圖形。加工的對象主要是平面形狀，但是除了有金屬絲直徑決定的內側拐角處最小圓弧半徑的限制外，其他任何復雜的形狀都可以加工。任何復雜形狀的零件，只要能編制加工程序就可以進行加工，因而很適合小批量零件和試制品的生產加工。

數控機床加工的零件輪廓一般由直線、圓弧組成,對于一些非圓曲線輪廓則用直線或圓弧去逼近,然后按各線段的數據編寫程序。目前,國內許多中低檔數控機床由于經費問題,常常沒有配備相應的編程軟件,因而一些曲面加工變得比較麻煩。本文在現有電火花線切割加工技術基礎上，通過設計工裝夾具，解決了六圓柱型面零件的加工難題，在加工此類零件時均可以利用此方法和工裝夾具實現，此方法解決了一般機加設備因刀具等原因無法加工的曲面與輪廓，而且擴展了線切割設備的加工范圍，提高了設備的利用率。

圖1 零件示意圖

圖2 扳手桿局部放大圖

圖3 夾具

圖4 夾具用中心套

2 零件結構分析

該工件為一專用扳手，通過手柄將力由手柄傳遞給扳手體，再由扳手體通過前端的六個圓柱型面將力傳遞給扳手前部，在擰緊過程中扳手體將沿自身旋轉帶動扳手頭擰緊工件。而六個圓柱型面與扳手頭的內六方起到萬向節的作用，改變了扳手體的方向從而躲開了工件結構局限，使得工作力順利的由手柄傳到扳手的頭部。因此對扳手體和扳手頭結構上要求也就比較苛刻，故采用了六圓柱型面結構，以扳手頭的內六方相配合來改變力的傳動方向。同時，尺寸精度要求也比較高，在此結構的基礎上，符合配合精度要求，才可以將手柄傳導的力最大限度工作于扳手頭擰緊工件。該零件材料為45號鋼，具體結構為右端型面為六方圓柱面組成，為主要加工對象，零件左端為圓柱型，不利于裝夾找正，右端由六個圓弧型形成六面體，加工起來非常困難。其加工時與另外一個零件相配合，并實現傳遞擰緊力矩的作用，工作部分要求精度為0.05mm，且圓柱面沿60°均布，該零件為批量件，數量較多，且尺寸規格都不一致。如圖1。

3 夾具設計

由于線切割的加工精度比較高，通過編程可以加工復雜型面的零件。所以該零件采用了線切割加工。在電火花線切割加工中一般是在通用夾具上采用壓板、螺釘或磁力夾具裝夾工件，但為了適應各種形狀工件加工的需求，需采用不同的裝夾方式裝夾工件，否則工件就可能夾不牢，導致工件移位或者傾斜，加工后無法滿足加工尺寸與形狀精度要求，有的裝夾不合理會造成工件裝夾變形，甚至令工件報廢。基于該零件結構的特殊性、尺寸及行為公差要求難以保證的現實情況，同時能夠完成尺寸出規格各異的批量件加工，需設計一套專用夾具完成該零件加工。

該夾具為六方體和一個中心套組成，六方體中心為￠12mm孔用于零件定位，其中周邊六個面由平磨工序加工保證，六面與中心孔的尺寸及對稱度要求在0.01mm范圍內，這樣就可以保證加工零件時，夾具翻轉各角度位置，零件的角度和位置保證一致，以減少零件加工時的加工誤差。在線切割的程序編程中，采用了一次走完整個輪廓的方法，這樣翻轉三次夾具就可以加工完一個零件，既節省了加工次數，又節省了加工時間，同時還保證了零件的加工精度要求。

在零件的找正上，由于零件的夾具精度非常高。所以只要將夾具的任意一個面放平，基準面靠嚴機床的托板上，將兩平面的夾具靠在靠鐵上，就可以在找正一次的情況下加工一個或一批零件。

中心套是為了加工各種規格零件而特意設計的。其外徑與夾具配合，內孔與各種規格的零件相配合。這樣就可以保證在加工中，只更換中心套就能完成所有零件的加工。同時根據裝夾的需要，將中心套沿中心線切割加工成兩塊，這樣只要把零件往中心套里一夾，就可以放進六方夾具完成零件的裝夾了。

[1]楊叔子.機械加工工藝手冊[M].北京:機械工業出版社.2001.8.

[2]陳宏鈞.實用機械加工工藝手冊[M].北京:機械工業出版社.1996.12.

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[4]馮辛安.機械制造裝備設計[M].北京:機械工業出版社.1999.