专利名称：一种变截面弯道型腔的加工制造方法
技术领域：
本发明属于机械制造工艺技术领域，特别涉及到一种变截面弯道型腔的加 工制造方法。
技术背景目前，对于机械性能要求较高的变截面弯道型腔的加工，国外常采用精密 铸造成型，国内精密铸造技术尚不完善， 一般采用常规加工方法，即采用铣削 加工与钳工手工加工成型相结合的方法进行加工，该加工工艺型面误差大，加 工周期很长，加工效率低。电火花成型制造技术，属于特种制造技术，加工方式一般采用单向直线进给。国内一般用于回转进给的轴，承重量很小， 一般不大于10公斤。对于大的型腔常采用小电极分段加工，但分段加工需要多次对刀，容易错位，很难保证加工精度，加工效率也很低。发明内容由于大型变截面弯道体存在上述加工问题，本发明的目的是提供一种变截 面弯道型腔的加工制造方法。为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案所述的变截面弯道型腔的加工制造方法，其加工步骤为首先粗加工铣削 型腔，再使用粗电极电火花加工成型，然后使用半精电极电火花加工成型，最 终采用精电极电火花精修成型；其中，I、粗加工铣削型腔从弯道体开口的两端先钻孔，并且钻通，沿钻孔的 方向分别从两端进行铣削加工，能加工到的部位为电火花加工留3 5mm的加 工余量；II、电火花加工成型(1) 、电极的设计、制造a) 、电极的设计、加工电极分粗电极、半精电极、精电极三种，工件进 行电火花加工时，根据T件光洁度要求不同，可用粗电极、半精电极、精电极 三种电极依次加工，也可只用粗电极、精电极两种电极依次加工；每个电极的 加工均是采用多块石墨方坯料拼接，每块方坯料拼接前，将内部挖空，保留有 螺钉孔的区域，坯块的两端面见平；沿顺序分别粘接已挖空的相邻的毛坯块， 再用螺钉加固，依次把毛坯拼接起来；再加工外形，加工出与上述弯道型腔形 状相同的中空电极；b) 、电极的尺寸测量有以下三种方法① 采用样板测量电极的形状与尺寸；② 采用三坐标测量仪进行测量；③ 在数控铣床上分截面测量不同截面点的位置数据，至少测量4个截面位置；C)、电极安装测量在弯道体大开口端，预先加工一个标准孔，小于并接 近最终尺寸，粗电极、半精电极和精电极，在加工时均以此孔为基准对刀找正， 检测电极安装是否扭曲；d)、对刀找正采用对刀装置对刀，以检测和校正电极的位置，即回转中 心与弯道体的回转中心是否重合；(2) 、弯道型腔加工将铣削粗加工后的弯道体装夹在数控电火花加工机床的工作台上，按己加工的底面及侧面为基准找正、找平工件；将电极安装在与电极旋转轴连接的电 极安装板上；通过对刀找正找正电极，使电极旋转轴的旋转中心与工件弯道体 的回转中心重合，即确定X轴、Y轴、Z轴的零点位置；接通电源，在数控系 统的控制下，按照预先设定的数控程序使回转轴旋转，通过传动齿轮，把旋转 运动传给电极旋转轴，电极旋转轴带动电极安装板旋转，使电极绕着电极旋转轴进行旋转加工；电极加工时，采用放电、断电的加工原理进行加工，先使用粗加工电极进行加工，余量至少0.3mm，放电电流150 180安，粗加工后使用 半精加工电极进行加工，余量至少0.1mm，放电电流10 50安，最后使用精加 工电极进行精修，余量为零，放电电流8 10安，变截面弯道型腔加工完成。所述的变截面弯道型腔的加工机床，以现有的三轴数控电火花加工机床为 基础，其由机床主机、电源、数控系统及工作液箱组成，机床主机由床身、滑 枕X、 Y轴运动部件和Z轴部件组成，床身上设置工作台及油槽，滑枕X、 Y 轴运动部件均置于床身后侧，X、 Y轴采用滚动直线导轨支承，通过伺服电机驱 动滚珠丝杆，主轴安装在Z轴部件上，Z轴部件由滚动直线导轨支承，通过伺 服电机驱动；其还具有一回转轴，回转轴固定在连接板上，连接板与主轴连接， 回转轴通过传动齿轮与电极旋转轴连接，电极旋转轴固定在连接板下面，回转 轴由伺服电机驱动；电极安装在电极安装板上，电极安装板上还安装配重块， 电极安装板与电极旋转轴连接。所述的变截面弯道型腔的加工机床，其回转轴也可直接与主轴连接。 由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性-对变截面弯道型腔的加工，全部采用电火花加工时效率很低，也不利于排 屑，本发明变截面弯道型腔的加工制造方法，对弯道型腔分区域进行加工，先 采用数控铣预先把型腔部位粗加工完成，能加工到的部位为电火花加工留3 5 mm的加工余量；再采用电火花加工将变截面弯道型腔加工成型。电火花加工时，采用直线轴定位，回转轴进给，使加工工艺合理，加工精 度高；电极采用石墨坯料拼接，并采用螺钉与粘接并用的技术，设计出特殊形 状的中空电极，既可减少电极重量，又能满足外形要求；三种电极加工，既可 提高加工效率，又容易保证加工精度。回转轴采用精密数控旋转工作台、交流伺服电机驱动，以获得精确分度， 并能实现连续可调速转动、点动调整和伺服加工，回转轴最大承重60Kg。
图1是加工弯道型腔的示意图；图2是图1的截面图；图3是电极的拼装示意图；图4是图3中一块坯料的俯视图；图5是变截面弯道型腔的加工机床的结构示意图；图中l一主轴；2—电极；3—电极安装板；4一配重块；5 —连接板；6 — 电极旋转轴；7 —回转轴；8 —传动齿轮；9一坯料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明-如图l、 2所示，工件具有弯道形状，型腔深，变截面，材料硬度高，粗糙度要求高。如图5所示，该变截面弯道型腔的加工机床，以现有的三轴数控电火花加 工机床为基础，其由机床主机、电源、数控系统及工作液箱组成，机床主机由 床身、滑枕X、 Y轴运动部件和Z轴部件组成，机床采用牛头C型结构形式， 由数控系统控制，作为机床的支承件，床身采用箱形结构，可获得高的支承刚 性，床身上设置工作台及油槽，滑枕X、 Y轴运动部件均置于床身后侧，有利 于提高部件的运动刚性和几何精度，X、 Y轴采用滚动直线导轨支承，通过伺服 电机驱动滚珠丝杆，通过数控系统控制分别实现X、 Y轴调整运动，以获得精 确的位置调整；主轴安装在Z轴部件上，Z轴部件由滚动直线导轨支承，通过 伺服电机驱动，带动主轴上下调整运动，由数控/手动控制调整，实现精确定位; 其还具有一回转轴7，回转轴固定在连接板5上，连接板与主轴1连接，回转 轴7通过传动齿轮8与电极旋转轴6连接，电极旋转轴6固定在连接板5下面， 回转轴由伺服电机驱动；电极2安装在电极安装板3上，电极安装板上还安装 配重块4，电极安装板3与电极旋转轴6连接。所述的变截面弯道型腔的加工机床，其回转轴也可直接与主轴连接。该变截面弯道型腔的加工制造方法，其加工步骤为-1、 加工外形及基准面并留有10 15mm余量；2、 分别从弯道体开口的大端、小端预钻孔，并钻通；3、 加工弯道体开口的小端直孔区域细长孔到图纸尺寸；4、 采用数控铣粗加工弯道型腔部位，能加工到的部位均匀留量3 5mm;5、 电火花加工(1) 、电极的设计、制造a) 、电极的设计、加工电极分粗电极、半精电极、精电极三种，工件进 行电火花加工时，根据工件光洁度要求，采用粗电极、半精电极、精电极三种 电极依次加工，也可只用粗电极、精电极两种电极依次加工；如图3、 4所示， 每个电极的加工均是采用多块石墨方坯料拼接，采用多块石墨方坯料拼接，每 块方坯料拼接前，将内部挖空，保留有螺钉孔的区域，坯块的两端面见平；沿 顺序分别粘接已挖空的相邻的毛坯块，再用螺钉加固，依次把毛坯拼接起来； 再加工外形，加工出与上述弯道型腔形状相同的中空电极，加工出粗电极、半 精电极、精电极三种；三种电极结构、形状相同，外形尺寸不同，其中粗电极 外形尺寸比实际图纸尺寸均匀小0.8mm，半精电极外形尺寸比实际图纸尺寸均 匀小0.3mm,精电极外形尺寸比实际图纸尺寸均匀小O.lmm;b) 、电极的尺寸测量在数控铣床上分截面测量不同截面点的位置数据， 数据可在计算机上预先求出，至少测量4个截面位置；C)、电极安装测量在弯道体大开口端，预先加工一个标准孔，小于并接近最终尺寸，粗电极、半精电极和精电极，在加工时均以此孔为基准对刀找正，检测电极安装是否扭曲；d)、对刀找正采用对刀装置对刀，以检测和校正电极的位置，即回转中 心与弯道体的回转中心是否重合；(2) 、弯道型腔加工将铣削粗加工后的弯道体装夹在数控电火花加工机床的工作台上，按已加 工的底面及侧面为基准找正、找平工件；将电极安装在与电极旋转轴连接的电极安装板上；通过对刀找正找正电极，使电极旋转轴的旋转中心与工件弯道体 的回转中心重合，即确定X轴、Y轴、Z轴的零点位置；接通电源，在数控系统的控制下，按照预先设定的数控程序使回转轴7旋转，通过传动齿轮8，把 旋转运动传给电极旋转轴6，电极旋转轴带动电极安装板3旋转，使电极2绕 着电极旋转轴6进行旋转加工；先使用粗加工电极进行加工，余量至少0.3111111，放电电流150 180安，粗加工后使用半精加工电极进行加工，余量至少O.lmm， 放电电流10 50安，最后使用精加工电极进行精修，余量为零，放电电流8 10安，电火花加工时，用不同的放电电流，来控制粗糙度；6、钳工抛光，保证光滑连接以及粗糙度的要求，变截面弯道型腔加工完成。
权利要求
1、一种变截面弯道型腔的加工制造方法，其特征在于其加工步骤为首先粗加工铣削型腔，再使用粗电极电火花加工成型，然后使用半精电极电火花加工成型，最终采用精电极电火花精修成型；其中，I、粗加工铣削型腔从弯道体开口的两端先钻孔，并且钻通，沿钻孔的方向分别从两端进行铣削加工，能加工到的部位为电火花加工留3～5mm的加工余量；II、电火花加工成型(1)、电极的设计、制造a)、电极的设计、加工电极分粗电极、半精电极、精电极三种，工件进行电火花加工时，根据工件光洁度要求不同，可用粗电极、半精电极、精电极三种电极依次加工，也可只用粗电极、精电极两种电极依次加工；每个电极的加工均是采用多块石墨方坯料拼接，每块方坯料拼接前，将内部挖空，保留有螺钉孔的区域，坯块的两端面见平；沿顺序分别粘接已挖空的相邻的毛坯块，再用螺钉加固，依次把毛坯拼接起来；再加工外形，加工出与上述弯道型腔形状相同的中空电极；b)、电极的尺寸测量有以下三种方法①采用样板测量电极的形状与尺寸；②采用三坐标测量仪进行测量；③在数控铣床上分截面测量不同截面点的位置数据，至少测量4个截面位置；c)、电极安装测量在弯道体大开口端，预先加工一个标准孔，小于并接近最终尺寸，粗电极、半精电极和精电极，在加工时均以此孔为基准对刀找正，检测电极安装是否扭曲；d)、对刀找正采用对刀装置对刀，以检测和校正电极的位置，即回转中心与弯道体的回转中心是否重合；(2)、弯道型腔加工将铣削粗加工后的弯道体装夹在数控电火花加工机床的工作台上，按已加工的底面及侧面为基准找正、找平工件；将电极安装在与电极旋转轴连接的电极安装板上；通过对刀找正找正电极，使电极旋转轴的旋转中心与工件弯道体的回转中心重合，即确定X轴、Y轴、Z轴的零点位置；接通电源，在数控系统的控制下，按照预先设定的数控程序使回转轴旋转，通过传动齿轮，把旋转运动传给电极旋转轴，电极旋转轴带动电极安装板旋转，使电极绕着电极旋转轴进行旋转加工；电极加工时，采用放电、断电的加工原理进行加工，先使用粗加工电极进行加工，余量至少0.3mm，放电电流150～180安，粗加工后使用半精加工电极进行加工，余量至少0.1mm，放电电流10～50安，最后使用精加工电极进行精修，余量为零，放电电流8～10安，变截面弯道型腔加工完成。
2、 一种变截面弯道型腔的加工机床，以现有的三轴数控电火花加工机床为 基础，其由机床主机、电源、数控系统及工作液箱组成，机床主机由床身、滑 枕X、 Y轴运动部件和Z轴部件组成，床身上设置工作台及油槽，滑枕X、 Y 轴运动部件均置于床身后侧，X、 Y轴采用滚动直线导轨支承，通过伺服电机驱 动滚珠丝杆，主轴安装在Z轴部件上，Z轴部件由滚动直线导轨支承，通过伺 服电机驱动；其特征在于其还具有一回转轴(7)，回转轴固定在连接板(5) 上，连接板与主轴(1)连接，回转轴(7)通过传动齿轮(8)与电极旋转轴(6) 连接，电极旋转轴(6)固定在连接板(5)下面，回转轴由伺服电机驱动；电 极(2)安装在电极安装板(3)上，电极安装板上还安装配重块(4)，电极安 装板(3)与电极旋转轴(6)连接。
3、如权利要求2所述的变截面弯道型腔的加工机床，其特征在于其回转 轴也可直接与主轴连接。
全文摘要
本发明公开一种变截面弯道型腔的加工制造方法，其首先粗加工铣削型腔，从弯道体开口的两端先钻孔，并且钻通，沿钻孔的方向分别从两端进行铣削加工，能加工到的部位为电火花加工留3～5mm的加工余量；再使用电火花加工成型，设计制造与上述弯道型腔形状相同的中空电极，有粗电极、半精电极、精电极三种电极，先使用粗电极电火花加工成型，再使用半精电极电火花加工成型，最终采用精电极电火花精修成型；采用本发明的加工制造方法，加工精度高，效率高。
文档编号B23H5/04GK101224517SQ20081004923
公开日2008年7月23日 申请日期2008年2月4日 优先权日2008年2月4日
发明者张灿伟, 朱耀华, 贾利晓 申请人:崔革军