斜齒輪模具主鑲塊在電火花工序加工的研究

高 強，王永山，周震華

（中國華錄·松下電子信息有限公司，遼寧大連 116023）

1 引言

在EDM（電火花）加工過程中，工具（電極）和工件不接觸，而是靠工具（電極）和工件之間的脈沖性火花放電，產生局部、瞬時的高溫把金屬材料逐步蝕除掉。放電加工原理是高溫氣化，但是，電極和工件上產生的熱量并不一樣，其原因是產生電弧的時候電子從陰極逃逸，電勢能轉化為電子的動能消耗掉一部分能量，電子撞擊到陽極后電子的動能也轉化為熱量（見圖1），所以工件上的熱量比電極上的要大，工件的消耗也比電極消耗大。在EDM（電火花）的加工過程中一直采用油侵式噴流方式進行冷卻、潤滑，由于斜齒輪主鑲塊在電火花加工時電極運動軌跡為螺旋向下，電極下表面與斜齒輪模具主鑲塊螺紋上表面的間隙減小，依靠冷卻潤滑液自身流淌的重力無法充分提供穩定冷卻潤滑液。液處理流動不均勻的情況容易使電極的螺紋下表面磨損，加工時間的增大，加工精度的不良。在這種情況下，研究一道符合斜齒輪模具主鑲塊在EDM（電火花）的加工工序是很有必要了。

圖1 電火花加工過程

2 研究的作用

主要作用是減少加工過程中產生電離產物的二次放電。因為在電火花加工中，正負電極間產生電擊腐蝕現象使放電通道產生高溫高壓。工作液和金屬氣化后的產物不斷向外膨脹，形成內外瞬間壓力差，高壓力處的熔融金屬液體雜質和蒸汽被排拋出放電通道，更全面的被拋入到加工液中。通過調整機床的加工參數，合理控制整個加工過程的理想電離狀態，最終能夠提高斜齒輪模具主鑲塊棱角形態和表面精度，加工出合格的主鑲塊。

3 斜齒輪模具主鑲塊在電火花工序整體的加工流程

（1）確認圖紙模具名稱:高精度斜齒輪模具主鑲塊加工時單邊需要留0.025mm量，為試模后拋光留量用，加工其它斜齒輪模具主鑲塊直接加工到理論值即可。

（2）確認加工制品深度（加工通和不通到尺寸注意），有些制品需要加工讓位臺，先加工齒后加工讓位臺（見圖2）。

圖2 斜齒輪模具主鑲塊

（3）需要設計給出齒加工參數:齒底圓直徑、導程、齒直徑及公差。

（4）加工齒前需要磨個邊，防止返修回來找正用，電極邊與齒邊一致。

（5）加工大齒及斜齒的模具主鑲塊直接上工作臺噴流加工0.05MPa，蝸輪齒輪及馬達齒輪小齒輪需要治具輔助需要用吸流加工0.03MPa。

（6）裝夾工件拖平行定位，先加工齒底圓直徑（直徑單邊留0.10mm量），加工時注意IP≤2.0值，防止制品表面蹦傷。

（7）斜齒輪模具主鑲塊充分固定后方可定位使用。

（8）電極管理號與圖紙管理號是否一致，電極需要手動修理毛刺（用樹脂油石加2000號砂紙、牙刷），工業顯微鏡下確認，毛刺OK 后，使用酒精去掉油污，用酸咬下自來水沖凈吹干使用（見圖3）。

圖3 斜齒輪

（9）點亮加工機床U AXISORIGIN U 軸復位，電極使用專用工具裝夾，電極安裝后必須固定緊防止掉落，使用Q1500 指令調整電極垂直度（規格0.001mm以內），調整同心度點亮R/U 鍵切換R軸，點亮FREE鍵釋放R軸手動調整同心度，調整OK 后（規格0.002mm以內）關閉FREE鍵鎖定R軸，在MDI狀態下輸入M05 S50 確認旋轉中的同心度，OK 后在MDI 狀態下輸入S0 R 軸停止，點亮U AXISORIGIN U 軸復位，再使用Q1500指令確認電極垂直度（規格0.001mm以內），假如垂直度不合格需要重新調整，再重新確認同心度，兩者都OK 后，確認斜齒導程: 點亮U AXISORIGIN U 軸復位，使用千分表取斜齒最頂端齒最高面清XYZ，使用MDC 粗加工條件進行試加工，確認千分表表針跳動（最佳0.002~0.01mm）以內，超出0.01mm 電極按照廢棄處理做好標記。OK 后電極橫邊拖水平U 軸清零，電極四面分鐘定位（盡量定在圓柱下方減少誤差），電極Z定在最前頭（為預防電極前端有毛刺扛起，可在電極上之前測出電極橫邊與電極前端高度記錄下來，定Z時定在電極橫邊上清零抬起記錄的相對高度，這樣減少高度誤差）。

（10）確認電極方向。

a.順時針方向U軸“-”

b.逆時針方向U軸“+”

（11）機床程序名（見圖4）。

圖4 機床參數輸入界面

a.MDC粗加工需要改動下列參數：

①H000= +000011.0000 加工深度

③H002= +000001.2857 加工導程

④U（+/-）360.0 U軸方向

粗加工不需要改動：

②H001= +000000.0320 減寸量（已留量）

b.MDJ精加工需要改動下列參數：

①H000= +000011.0000 加工深度

②H001= +000000.0850 減寸量（千分尺測）

③H002= +000001.2857 加工導程

④U（+/-）360.0 U軸方向

4 注意事項

（1）電極毛刺必須處理干凈，防止加工制品缺肉。

（2）斜齒輪模具主鑲塊充分固定后方可定位使用。

（3）出現紅光黑煙確認是否積碳，用牙刷清理下電極再繼續加工。

（4）加工過程中出現電弧報警時，按OFF/ACK 解除報警，清理電極表面灰塵，再繼續加工。例如：

（5）出現任何異常時禁止按下HALT按鍵，再抬起電極，導致制品電極碰傷廢棄處理。

（6）電極方向必須確認好，方向錯會導致電極制品全部廢棄處理。

（7）電極導程必須確認好，導程不對制品跳動大，制品能加工成桶型。

（8）需要穿透的制品加工深度必須大于制品厚度。

（9）需要拋光留量制品必須留量，保留精好電極待試模后拋光使用。

（10）制品上膠后防止制品不導電，使用千分表確認一下ST燈是否亮起。

5 結束語

本次研究是長期電火花加工過程中總結出來的，經生產實踐的檢驗證明。使用者使用本研究工序方案，可大大提高定位精度及加工質量，減少因二次放電帶來的電蝕現象。提供更加穩定的加工參數，更適用于斜齒輪模具主鑲塊自動化生產方向的發展。