專利名稱：一種內(nèi)螺旋槽的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于內(nèi)螺旋槽加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種內(nèi)螺旋槽的加工方法，適用于工件內(nèi)孔尺寸小、槽深、變升角、起始位置與結(jié)束位置重合的內(nèi)螺旋槽。
背景技術(shù)：
螺旋槽是機(jī)械結(jié)構(gòu)中常見的零件，其加工方法一般采用成型盤狀刀具或指狀刀具通過銑削或車削、拉削進(jìn)行加工螺旋槽面。對于變升角內(nèi)螺旋槽的加工，可以采用數(shù)控銑削的加工方法，但銑削加工時(shí)要求工件內(nèi)孔能放入刀具，銑削加工時(shí)需要有一定的剛性，刀具的長度受限制，因此，在加工工件內(nèi)孔尺寸小、槽深、變升角、起始位置與結(jié)束位置重合的內(nèi)螺旋槽時(shí)，采用銑削加工方法存在諸多干涉，無法銑削，對于高硬度、難加工材料加工更加困難。目前，現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有更好的加工這類零件的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種加工成本低、不受工藝系統(tǒng)剛性限制的內(nèi)螺旋槽的加工方法，用于加工工件內(nèi)孔尺寸小、槽深、變升角、起始位置與結(jié)束位置重合的內(nèi)螺旋槽。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種內(nèi)螺旋槽的加工方法，其采用四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花成型機(jī)床來加工變升角內(nèi)螺旋槽，加工步驟為采用機(jī)械加工方法加工零件端面、外圓、內(nèi)孔以及內(nèi)螺旋槽起始位置孔； 設(shè)計(jì)加工粗電極、半精電極和精電極；將零件水平放置在所述電火花成型機(jī)床的工作臺上， 以端面、外圓為基準(zhǔn)，找正、找平零件并壓緊；將電極安裝在所述電火花成型機(jī)床上，根據(jù)內(nèi)螺旋槽起始位置孔對正電極，采用電火花加工時(shí)，先使用粗電極進(jìn)行粗加工，然后使用半精電極進(jìn)行半精加工，最后使用精電極進(jìn)行精加工；粗電極沿一個(gè)方向邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)， 旋轉(zhuǎn)加工到180度即可停止，重新從內(nèi)螺旋槽起始位置孔沿反方向邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)直至與已加工完成部位重合，粗加工完成；半精電極邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)，沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn) 360度，完成半精加工；精電極邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)，沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)360度，進(jìn)行精加工， 內(nèi)螺旋槽加工完成。所述的內(nèi)螺旋槽的加工方法，其在粗電極對內(nèi)螺旋槽進(jìn)行粗加工之前，將細(xì)銅絲裝夾在電火花成型機(jī)床上，在水平放置的零件外圓最高點(diǎn)位置電火花加工小尺寸氣孔，小尺寸氣孔軸向位置位于螺旋槽內(nèi)。所述的內(nèi)螺旋槽的加工方法，其零件外圓最高點(diǎn)的小尺寸氣孔為直徑巾2讓 巾4讓氣孑匕。所述的內(nèi)螺旋槽的加工方法，其粗電極對內(nèi)螺旋槽進(jìn)行加工時(shí)，先旋轉(zhuǎn)0°至 180°，同時(shí)軸向移動(dòng)(H/X )*180 mm，其中H為螺旋槽在軸向的變化量，X為內(nèi)螺旋槽的螺旋升角為A的螺旋線與螺旋升角為B的螺旋線交點(diǎn)位置角度；再反向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到不同的角度軸向?qū)?yīng)移動(dòng)量不同，尤其在上述兩段螺旋線交點(diǎn)位置圓滑過渡區(qū)域，可分成若干段。
由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性
該內(nèi)螺旋槽的加工方法，其工藝設(shè)計(jì)合理，采用四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花成型機(jī)床，利用電火花加工，能夠加工內(nèi)孔尺寸小、變升角、升角大、槽深的內(nèi)螺旋槽，尤其是對于高硬度、難加工的材料，也能夠容易的加工；電火花加工不產(chǎn)生加工應(yīng)力，不受工藝系統(tǒng)剛性限制，對于車削、銑削、拉削等極難加工的工件，或即使能夠加工，加工成本也非常昂貴的工件，采用電火花加工，只需設(shè)計(jì)加工合理的電極即可加工，加工成本低。


圖1是用本發(fā)明所述方法加工的實(shí)施例零件結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的“A — A”剖面圖3是圖1所述零件的螺旋槽的上、下螺旋面起始位置圖； 圖4是圖1所述零件的螺旋槽的中心螺旋線沿中徑展開圖； 圖5是圖1所述零件的氣孔布置圖； 圖6是圖4中R區(qū)域放大分段圖； 圖7是粗電極、半精電極、精電極示意圖； 圖8是圖7的A向視圖中1 一端面；2 —內(nèi)孔；3 —外圓；4 一上內(nèi)螺旋槽；5 —下內(nèi)螺旋槽起始位置孔；6 -下內(nèi)螺旋槽；7 —上內(nèi)螺旋槽起始位置孔；8 —上內(nèi)螺旋槽氣孔；9 一下內(nèi)螺旋槽氣孔；10 -上內(nèi)螺旋槽的中心螺旋線11 一下內(nèi)螺旋槽的中心螺旋線D —內(nèi)螺旋槽中徑值；Dl —內(nèi)螺旋槽起始位置孔徑值；A —螺旋升角；B —螺旋升角；R —圓滑過渡半徑；X —螺旋升角為 A的螺旋線與螺旋升角為B的螺旋線交點(diǎn)位置角度；H —螺旋槽在軸向的變化量；r 一粗電極、半精電極、精電極的端面；d —粗電極、半精電極、精電極的直徑；L 一粗電極、半精電極、 精電極的長度。根據(jù)螺旋升角為A的螺旋線與螺旋升角為B的螺旋線交點(diǎn)位置角度X、螺旋槽在軸向的變化量H，可得出螺旋升角為A的螺旋線的螺距為H*360/X mm,螺旋升角為B的螺旋線的螺距為 H*360/(360-X) mm。
具體實(shí)施例方式下面通過附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。以雙螺旋槽花鍵軸的螺旋槽加工為例對本發(fā)明的加工方法進(jìn)行具體說明，如圖1 所示，該雙螺旋槽花鍵軸產(chǎn)品總長度為800mm，內(nèi)有兩個(gè)深螺旋槽，分別為上內(nèi)螺旋槽和下內(nèi)螺旋槽，上內(nèi)螺旋槽起始位置孔至軸端面的距離為135mm，下內(nèi)螺旋槽起始位置孔至軸端面的距離為160mm，內(nèi)孔直徑為101mm，上、下內(nèi)螺旋槽外徑值為180mm，中徑值D為140mm， 上、下內(nèi)螺旋槽深度為39. 5mm。螺旋槽為正螺旋面槽，槽內(nèi)兩面之間的垂直距離為51mm，保證直徑為50mm的滾子在槽內(nèi)自由滾動(dòng)。這種又長又細(xì)的產(chǎn)品的內(nèi)螺旋槽，使用銑削加工， 刀桿無法深入孔內(nèi)，使用數(shù)控車床加工，無法保證螺旋線軌跡形狀；因此，該雙螺旋槽花鍵軸內(nèi)螺旋槽的加工采用本發(fā)明的加工方法。由于此類細(xì)長型零件，一般電火花機(jī)床豎直方向的行程不能滿足要求，故本發(fā)明的加工方法中采用臥式四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花機(jī)床。圖4是圖1所述零件的螺旋槽的中心螺旋線沿中徑展開圖，即為圖1中的上內(nèi)螺旋槽的中心螺旋線10、下內(nèi)螺旋槽的中心螺旋線11沿中經(jīng)展開圖，上內(nèi)螺旋槽的中心螺旋線10即為上內(nèi)螺旋槽內(nèi)的上、下兩螺旋面的中心面與中徑為D的圓柱面的交線，下內(nèi)螺旋槽的中心螺旋線11即為下內(nèi)螺旋槽內(nèi)的上、下兩螺旋面的中心面與中徑為D的圓柱面的交線，展開長度為η *D+e=140 π，螺旋上升高度為H。一個(gè)完整的螺旋線為360°，0°到X。范圍內(nèi)的螺旋線螺旋升角為Α°，螺距為 H*360/Xmm;X°到360°的螺旋線螺旋升角為B。，螺距為H*360/(360-X) mm，且與0°到 X0范圍內(nèi)的螺旋槽旋轉(zhuǎn)方向相反，在X°位置為兩段螺旋線的交點(diǎn)，并以R圓角圓滑過渡。結(jié)合圖廣8，詳細(xì)說明雙螺旋槽花鍵軸內(nèi)螺旋槽的加工方法。具體加工步驟為
(1)、采用機(jī)械加工方法加工零件端面1、外圓3、內(nèi)孔2以及上內(nèi)螺旋槽起始位置孔7、 下內(nèi)螺旋槽起始位置孔5;
(2)、根據(jù)內(nèi)螺旋槽槽內(nèi)兩面之間的垂直距離為51mm以及保證直徑為50mm的滾子在槽內(nèi)自由滾動(dòng)的使用要求，設(shè)計(jì)加工粗電極、半精電極和精電極；粗電極、半精電極、精電極的端面r為螺旋槽的外徑尺寸一放電間隙，粗電極、半精電極、精電極的直徑d為螺旋槽槽內(nèi)兩面之間的垂直距離一放電間隙，對于粗電極，放電間隙0. 5mm, 其中r=90mm，d=51_0. 5*2=50mm, L=44. 5mm ；對于半精電極，放電間隙0. 3mm,其中 r=90mm, d=51_0. 3*2=50. 4mm, L=44. 7mm ；對于精電極，放電間隙 0. Imm,其中 r=90mm， d=51-0. 1*2=50. 8mm, L=44. 9mm ；
(3)、將零件水平放置在臥式四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花成型機(jī)床的工作臺上，以端面1、外圓 3為基準(zhǔn)，找正、找平零件并壓緊；
(4)、采用細(xì)銅絲在零件外圓最高點(diǎn)電火花加工直徑Φ2πιπι氣孔，氣孔的目的是排出電火花加工時(shí)產(chǎn)生的廢氣，氣孔的位置設(shè)置非常重要，必須在零件外圓最高點(diǎn)，氣孔軸向位置位于螺旋槽內(nèi)，對零件影響最??；該零件的氣孔即為上內(nèi)螺旋槽氣孔8、下內(nèi)螺旋槽氣孔9， 如圖2、5所示；
(5)、將粗電極安裝在四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花成型機(jī)床上，根據(jù)上內(nèi)螺旋槽起始位置孔7 對正粗電極，接通電源，在數(shù)控系統(tǒng)控制下，按照預(yù)先設(shè)定的數(shù)控程序，粗電極沿一個(gè)方向邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)0° —180°，同時(shí)軸向移動(dòng)(H/X )*180 mm，加工到180度即可停止，重新從上內(nèi)螺旋槽起始位置孔沿反方向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到不同的角度軸向?qū)?yīng)移動(dòng)量不同，尤其在R圓滑過渡區(qū)域，可分成多段，以6段或更多段為較佳選擇，在本實(shí)施例中，分成6 段，如圖6所示，在該區(qū)域粗電極的運(yùn)動(dòng)軌跡為旋轉(zhuǎn)360 ° —Tl。—)(6° —)(5° —X4° — )(3° —X2° —Xl° —180°，同時(shí)軸向?qū)?yīng)移動(dòng)0 —Η7 —Η6 —Η5 —Η4 —Η3 —Η2 —HI—(H/ X )*180，與已加工完成部位重合，上內(nèi)螺旋槽粗加工完成；再粗加工下內(nèi)螺旋槽，加工方法與粗加工上內(nèi)螺旋槽相同；
(6)、將半精電極安裝在四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花成型機(jī)床上，根據(jù)上內(nèi)螺旋槽起始位置孔7對正半精電極，接通電源，在數(shù)控系統(tǒng)控制下，按照預(yù)先設(shè)定的數(shù)控程序， 半精電極邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)，沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)360度，其運(yùn)動(dòng)軌跡為旋轉(zhuǎn)360 ° — X7° — )(6° — X5° — X4° — X3° — X2 ° — Xl ° —0°，同時(shí)軸向?qū)?yīng)移動(dòng) 0 —H7 —H6 —H5 —H4 —H3 —H2 —Hl — 0 ；或旋轉(zhuǎn)0。一Π° — Χ2° — Χ3° — Χ4° — Χ5 ° — Χ6° — Χ7° —360°，同時(shí)軸向?qū)?yīng)移動(dòng) 0 —HI —Η2 —Η3 —Η4 —Η5 —Η6 —Η7 —0， 完成上內(nèi)螺旋槽半精加工，以保證上內(nèi)螺旋槽的尺寸精度；再半精加工下內(nèi)螺旋槽，加工方法與半精加工上內(nèi)螺旋槽相同；
(7)、將精電極安裝在四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花成型機(jī)床上，根據(jù)上內(nèi)螺旋槽起始位置孔7 對正精電極，接通電源，在數(shù)控系統(tǒng)控制下，按照預(yù)先設(shè)定的數(shù)控程序，精電極邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)，沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)360度，其運(yùn)動(dòng)軌跡為旋轉(zhuǎn)360 ° —X7° —X6° —)(5° —X4° —)(3° —X2° —Xl° —0°，同時(shí)軸向?qū)?yīng)移動(dòng)0 —H7 —H6 —H5 —H4 —H3 —H2 —HI —0 ； 或旋轉(zhuǎn) 0 ° — ΧΓ — X2° — X3° — X4° — X5° — X6° — X7° — 360°，同時(shí)軸向?qū)?yīng)移動(dòng)0 — Hl — H2 — H3 — H4 — H5 — H6 — H7 — 0，完成上內(nèi)螺旋槽精加工，以保證上內(nèi)螺旋槽的尺寸精度；再精加工下內(nèi)螺旋槽，加工方法與精加工上內(nèi)螺旋槽相同；
(8)、上、下內(nèi)螺旋槽的檢驗(yàn)采用裝配檢驗(yàn)，檢驗(yàn)對應(yīng)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡是否滿足圖紙要求。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)螺旋槽的加工方法，其特征是其采用四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花成型機(jī)床來加工變升角內(nèi)螺旋槽，加工步驟為采用機(jī)械加工方法加工零件端面、外圓、內(nèi)孔以及內(nèi)螺旋槽起始位置孔；設(shè)計(jì)加工粗電極、半精電極和精電極；將零件水平放置在所述電火花成型機(jī)床的工作臺上，以端面、外圓為基準(zhǔn)，找正、找平零件并壓緊；將電極安裝在所述電火花成型機(jī)床上，根據(jù)內(nèi)螺旋槽起始位置孔對正電極，采用電火花加工時(shí)，先使用粗電極進(jìn)行粗加工，然后使用半精電極進(jìn)行半精加工，最后使用精電極進(jìn)行精加工；粗電極沿一個(gè)方向邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)加工到180度即可停止，重新從內(nèi)螺旋槽起始位置孔沿反方向邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)直至與已加工完成部位重合，粗加工完成；半精電極邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)， 沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)360度，完成半精加工；精電極邊旋轉(zhuǎn)邊沿軸線移動(dòng)，沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)360 度，進(jìn)行精加工，內(nèi)螺旋槽加工完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺旋槽的加工方法，其特征是其在粗電極對內(nèi)螺旋槽進(jìn)行粗加工之前，將細(xì)銅絲裝夾在電火花成型機(jī)床上，在水平放置的零件外圓最高點(diǎn)位置電火花加工小尺寸氣孔，小尺寸氣孔軸向位置位于螺旋槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)螺旋槽的加工方法，其特征是其零件外圓最高點(diǎn)的小尺寸氣孔為直徑Φ2πιπΓΦ4πιπι氣孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺旋槽的加工方法，其特征是其粗電極對內(nèi)螺旋槽進(jìn)行加工時(shí)，先旋轉(zhuǎn)0°至180°，同時(shí)軸向移動(dòng)(H/X )*180 mm，其中H為螺旋槽在軸向的變化量，X為內(nèi)螺旋槽的螺旋升角為A的螺旋線與螺旋升角為B的螺旋線交點(diǎn)位置角度；再反向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到不同的角度軸向?qū)?yīng)移動(dòng)量不同，尤其在上述兩段螺旋線交點(diǎn)位置圓滑過渡區(qū)域，可分成若干段。
全文摘要
本發(fā)明公開一種內(nèi)螺旋槽的加工方法，其采用四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控電火花成型機(jī)床來加工變升角內(nèi)螺旋槽，加工步驟為采用機(jī)械加工方法加工零件端面、外圓、內(nèi)孔以及內(nèi)螺旋槽起始位置孔；設(shè)計(jì)加工粗電極、半精電極和精電極；將零件水平放置在所述電火花成型機(jī)床的工作臺上，以端面、外圓為基準(zhǔn)，找正、找平零件并壓緊；將電極安裝在所述電火花成型機(jī)床上，根據(jù)內(nèi)螺旋槽起始位置孔對正電極，采用電火花加工時(shí)，先使用粗電極進(jìn)行粗加工，然后使用半精電極進(jìn)行半精加工，最后使用精電極進(jìn)行精加工。本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)合理，加工成本低，利用電火花加工，能夠加工內(nèi)孔尺寸小、變升角、升角大、槽深的內(nèi)螺旋槽。
文檔編號B23P15/00GK102284843SQ20111023575
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者于明道, 宋聯(lián)美, 張慶豐, 張永紅, 朱德榮, 朱耀華, 溫廣宇, 穆欣, 賈利曉 申請人:洛陽理工學(xué)院