一種非常規漸開線齒形花鍵的加工

王曉梅，程曉宇，樊百虎

(陜西國防工業職業技術學院，陜西西安710302)

花鍵連接具有定心精度高、運動安全可靠、可傳遞圓周運動和扭矩等特點。為保證連接的準確性、可靠性，該類零件被廣泛應用于航空產品中。

傳統的漸開線花鍵齒形加工方法有兩種:外花鍵齒形采用滾切加工;內花鍵齒形采用拉削加工。這兩種加工方法需專用機床，并應制作專用滾刀和專用拉刀，生產周期長、費用高，適合大批量生產。

文中所述的花鍵零件具有以下特點:零件批量少、品種多;導齒位置精度要求高;部分零件的花鍵齒形在圓弧上(不在整圓上)或盲孔圓上。這樣的花鍵齒形采用傳統的機械加工方法難以完成。為解決上述加工難題，采用線切割、電加工的方法來完成花鍵類零件加工。根據各零件特點，分別采用以下方法:

(1)對內花鍵盲孔類零件采用電火花機加工;

(2)對內花鍵通孔類零件采用線切割機加工;

(3)對外花鍵類零件應首先采用線切割機加工;

(4)對外花鍵類零件中不能采用線切割機加工方法加工的可采用電火花機加工。

1 加工方法

電火花、線切割加工是依靠工件與電極間火花放電的腐蝕作用來加工零件。

花鍵的配合精度主要由配合間隙決定。間隙過大，連接強度低，定心精度差，不能滿足使用要求;間隙過小，無法裝配。由于花鍵參數抽象，計量檢測困難，所以間隙的控制成為加工的難點。

1.1 精度控制方法

為控制花鍵形狀及零件的配合間隙，在加工的過程中，依托先進的CAXA線切割軟件進行編程，同時采用慢走絲線切割機進行零件或電極的加工。具體方法如下:

第一步:啟動CAXA線切割軟件，在主菜單中選擇“繪圖”，然后在下拉菜單中選擇“高級曲線”，“花鍵”，出現相應界面，見圖1。

圖1 啟動CAXA線切割軟件

第二步:進入花鍵設計對話框后，填寫各參數，見圖2。

圖2 花鍵設計參數

第三步:各參數填寫完成后，點擊“下一步”，出現齒形預顯對話框，見圖3。

圖3 齒形預顯

第四步:點擊“完成”，出現花鍵外形界面，見圖4。

圖4 花鍵外形界面

第五步:在主菜單中選擇“線切割”，然后在下拉菜單中選擇“軌跡生成”，出現“線切割軌跡生成表”，見圖5。

圖5 線切割軌跡生成表

第六步:根據鉬絲直徑給出軌跡偏移量，點擊“確定”，進入“外齒”和“內齒”選擇界面(如需切外齒，點擊外形;如需切內齒齒形，點擊內形)，見圖6。

圖6 “外齒”和“內齒”選擇

第七步:選擇完成后，進入“拾取輪廓”及“選擇穿絲點”界面，見圖7。

圖7 “拾取輪廓”及“選擇穿絲點”界面

第八步:選擇完成后，在主界面上點擊“線切割”，然后在下拉菜單中選擇“生成3B代碼”后，即可生成齒形加工程序，見圖8。

圖8 齒形加工程序

將程序編制完成后即可在慢走絲線切割機床上進行花鍵齒形的切割。

電極的制作可采用同樣的方法。但在編程填寫“輪廓偏移量”(第五步)時應留相應的放電間隙值，以保證零件的最終尺寸。

1.2 花鍵齒形位置控制方法

對齒形位置有要求或齒形在圓弧上的零件，設計電極時應在電極上增加基準面，明確導齒位置，以保證電打后的花鍵齒形的位置要求。如圖9所示。

圖9 花鍵齒形位置控制

前期少量生產所加工的零件尺寸符合圖紙要求，并已通過驗收和裝配。

1.3 加工工藝的關鍵技術

(1)電極的制作

在設計電極時，為保證齒形的導齒位置，電極必須有可靠的定位基準面，以便電打時托表找正。電極采用慢走絲線切割機加工，在操作時應嚴格控制各參數，以保證電極的尺寸精度和表面光潔度。

(2)電火花操作

電火花機各軸采用高精度直線滾動導軌，x、y坐標采用光學讀數頭顯示，以精確控制加工軌跡。為提高加工質量，應最好采用全部為數字控制、精度高、定位準確的進口電火花機。電打時，采用精規準加工，脈寬較小，峰值電流低，加工表面光潔度高，電打輪廓清晰，尺寸精度高。

2 結束語

提出了與傳統方式相區別的電加工方法，該加工方法工藝設計合理，零件精度可完全達到設計技術要求，并且成本低，經濟效益好，該項目的研制成功，解決了非常規漸開線花鍵的加工難題。

【1】王先逵.機械加工工藝手冊(第三卷)[M].北京:機械工業出版社，2007:10－196.

【2】彭麗，慕東，肖人瑞，等.大直徑內孔槽線切割專用工裝的改進[J].機床與液壓，2011，39(6):40－41.

【3】唐秀蘭，唐瓊英.淺談CAXA線切割軟件編程的方法與技巧[J].機電工程技術，2009，38(4):35－36.