一种硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法与流程

本发明属于机械加工领域，涉及一种套类零件的内孔键槽机械加工方法，尤其涉及一种硬质合金材质的套类零件的内孔键槽机械加工方法。

背景技术

为了满足使用要求，通常需要在硬质合金套类零件的内孔设计键槽；以广泛应用于深海、沙漠等深井石油作业的潜油泵上的硬质合金轴套为例，结构如图1及图2所示，其内孔部位设计有键槽，为了满足潜油泵在深井石油作业中的使用要求，需要保证硬质合金轴套键槽宽度【1.6mm+(0～0.025)mm】、键槽深度【l+(0～0.1)mm】、消气槽尺寸大小【0.05mm+0.025mm】，这种键槽的加工通过采用逆时针(加工方向)直线或圆弧插补，预制切削落点及钼丝退出点为同一点，常规加工走丝路径如图3所示，以o为起点，依次沿oa、ac、cb、bd、de、ef、fo。采用这种走丝方式加工的产品缺损部位多出现在切削落点，且形状呈一小斜角(如图4中k部位)。而通过上述加工方法得到的产品及外观，难以满足键槽宽度的高精度要求(如键槽宽度公差为0.025mm)。

技术实现要素：

本发明的目的旨在，目前机械加工方法难以获得高精度的硬质合金套类零件内孔键槽的技术现状，提供一种硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法，通过该加工方法加工出的键槽精度高，外观无掉边缺缺陷。

为了达到上述目的，本发明提供了一种硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法，其特征在于所述待加工套类零件的内孔依据键槽宽度设计有第一切削落点和第二切削落点；所述键槽加工方法包括以下步骤：

(1)、将待加工套类零件安装在线切割设备工作台上，在套类零件的内孔中设置程序原点，以设置的程序原点为坐标原点建立二维坐标系，二维坐标系包括相互垂直的x轴和y轴；初始时，线切割丝分别与待加工套类零件的内孔上第一切削落点和第二切削落点之间存在设定距离；

(2)、线切割丝相对于工作台空走至线切割丝与第一切削落点接触，然后线切割丝相对于工作台继续移动，开始对套类零件进行加工至满足键槽深度加工量；

(3)、线切割丝相对于工作台空走至线切割丝与第二切削落点接触，然后线切割丝相对于工作台继续移动，开始对套类零件进行加工至满足键槽深度加工量；

(4)、线切割丝向着步骤(2)加工所至位置进刀，并相对于工作台移动至满足键槽宽度加工量，完成掉屑；

(5)、线切割丝和工作台返回程序原点。

上述硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法，将程序原点设置在套类零件的内孔中，并在内孔上依据键槽宽度设计有第一切削落点和第二切削落点，移动工作台(带动代加工产品)和/或线切割丝，使线切割丝相对工作台产生相对位移，先从第一切削落点和第二切削落点对套类零件进行加工，至满足键槽深度方面的要求，然后从键槽深度位置沿键槽宽度方向继续加工至掉屑，完成键槽的加工，上述线切割方式调整了掉屑的位置，从而避免键槽槽口出现掉缺，确保键槽关键尺寸精度，满足用户需求。

上述硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法，为了便于加工，可以控制线切割丝和/或工作台沿平行于y轴或x轴方向移动，具体步骤(2)中，线切割丝可以相对于工作台沿平行于y轴方向空走至线切割丝与第一切削落点均位于平行于x轴的直线上，之后线切割丝相对于工作台沿该直线空走第一设定距离，至线切割丝与第一切削落点接触，然后线切割丝相对于工作台继续移动，开始对套类零件进行加工至满足键槽深度加工量；当达到键槽深度加工量时，线切割丝可以再相对于工作台沿平行于x轴方向反向空走至线切割丝与第一切削落点的间距不小于第二设定距离；步骤(3)中，线切割丝可以相对于工作台平行于y轴方向空走至线切割丝与第二切削落点均位于平行于x轴的直线上，再沿该直线空走至线切割丝与第二切削落点接触，然后线切割丝相对于工作台继续移动，开始对套类零件进行加工至满足键槽深度加工量。

上述硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法，为了保障加工顺畅不产生短路，步骤(2)与步骤(3)中，优选的，需要使线切割丝与工作台上待加工套类零件内孔上的第一切削落点和第二切削落点之间设定一段距离，上述第一设定距离和第二设定距离的目的就是在于此，第一设定距离和第二设定距离为0.2～0.4mm；第一设定距离与第二设定距离相等或不等。

上述硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法，为了满足键槽使用要求，步骤(2)中，套类零件键槽深度加工量达到后，线切割丝相对于工作台沿键槽深度加工方向进刀0.05～0.2mm，之后线切割丝对套类零件加工出相应的消气槽。

上述硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法，为了满足键槽使用要求，步骤(3)中，套类零件键槽深度加工量达到后，线切割丝相对于工作台沿键槽深度加工方向进刀0.05～0.2mm，之后线切割丝对套类零件加工出相应的消气槽；消气槽加工完成后，线切割丝相对工作台反向空走至步骤(3)中套类零件键槽深度加工完成位置，然后进入步骤(4)。

上述硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法，消气槽的尺寸可以通过线切割丝直径来控制。

上述硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法，为了方便加工过程中程序尺寸调整，程序原点位于套类零件的内孔成型键槽宽度的二分之一处。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明线切割走丝方式，通过设置两个切削落点，调整了加工过程中的最终掉屑位置，从而避免键槽槽口出现掉缺，确保键槽关键尺寸精度，满足用户需求。

2、本发明在对套类零件的内孔进行加工前，先通过线切割丝相对工作台空走一段距离，可以保障加工顺畅，避免因线切割丝与待加工零件之间距离太近而产生的短路问题。

3、本发明在键槽加工过程中，进一步在键槽内有角位置加工出消气槽，可以便于后期装配。

附图说明

图1为本发明硬质合金轴套结构示意图。

图2为图1中i部分的放大示意图。

图3为硬质合金轴套内孔键槽常规加工走丝路径示意图。

图4为通过常规加工走丝得到的硬质合金轴套内孔键槽示意图。

图5为本发明硬质合金轴套内孔键槽加工程序路径示意图。

其中，1、轴套，2、键槽，21、消气槽，3、第一切削落点，4、第二切削落点。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述：

本实施例以加工硬质合金轴套内孔键槽为例，对本发明提供的硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法给出详细的解释。

本实施例要加工内孔带键槽的硬质合金轴套如图1及图2所示，硬质合金轴套1的内孔上设计有一个键槽2，键槽2截面为矩形，包括相对的第一边、第二边以及位于第一边和第二边之间、将第一边和第二边连接的第三边，第一边、第二边与第三边衔接的位置设计有消气槽21。本实施例中待加工键槽2的深度加工量为1mm，宽度加工量为1.6mm。该硬质合金轴套1的内孔上设计有第一切削落点3和第二切削落点4。

本实施例中采用的线切割设备为dk7732数控电火花线切割机床，工作台带动待加工零件运动，线切割丝不动，采用的线切割丝为钼丝，直径为φ＝0.18mm。

本实施例提供的用于加工上述硬质合金轴套内孔键槽的程序，如图5所示，在轴套1的内孔、以待加工键槽槽宽二分之一处设置程序原点，以设置的程序原点为坐标原点o建立二维坐标系，二维坐标系包括相互垂直的x轴和y轴；y轴平行于键槽槽宽方向，坐标系随工作台移动，线切割丝初始时刻位于o点，该加工程序包括以下步骤：

(1)、将待加工轴套1安装在线切割设备工作台上，丝筒及水泵启动，加工程序开始运行；

(2)、工作台带动轴套1沿y轴方向空走至线切割丝与第一切削落点3均位于x轴，即线切割丝相对于坐标系从o点移动至a点(满足加工后键槽槽宽的一半距离)；工作台带动轴套1空走至线切割丝与第一切削落点3接触，即线切割丝相对于坐标系沿x轴由a点移动至b点，a、b点之间的距离即为第一设定距离，ab距离的设置可以保障加工顺畅不产生短路，本实施例中ab距离约0.3mm；之后工作台带动轴套1继续移动，线切割丝开始对轴套1进行加工；当线切割丝相对于坐标系由b点移动至c点满足在该方向上的键槽深度加工量后，工作台带动轴套1继续进刀0.05mm，使线切割丝相对于坐标系由c点移动至d点，线切割丝开始加工消气槽21，消气槽21的设计可以使轴套1在装配时避免干涉，消气槽21的尺寸可以由线切割丝直径来控制，本实施例中消气槽半径r为0.1±0.05mm，消气槽深度为0.05±0.025mm；消气槽21加工完毕后，工作台带动轴套1反向空走至线切割丝位于y轴，即线切割丝相对于坐标系由d点沿x轴返回至a点；

(3)、工作台带动轴套1沿y轴方向空走至线切割丝与第二切削落点4均位于x轴，即线切割丝相对于坐标系从a点移动至e点(满足加工后键槽槽宽的一半距离)；工作台带动轴套1空走至线切割丝与第二切削落点4接触，即线切割丝相对于坐标系沿x轴由e点移动至f点，ef距离的设置目的与ab距离设置目的相同，本实施例中由于键槽截面为矩形，y轴平行于键槽槽宽方向，因此ef距离与ab距离相等；之后工作台带动轴套1继续移动，线切割丝开始对轴套1进行加工；当线切割丝相对于坐标系由f点移动至g点满足在该方向上的键槽深度加工量后，工作台带动轴套1继续进刀0.05mm，使线切割丝相对于坐标系由g点移动至h点，线切割丝开始加工消气槽21，其加工方式以及消气槽的尺寸与步骤(2)中的相同；消气槽21加工完毕后，工作台带动轴套1反向空走至步骤(3)中键槽沿深度方向完成加工的位置，即线切割丝相对于坐标系由h点沿x轴返回至g点；

(4)、工作台带动轴套1沿着y轴方向移动至完成掉屑，即线切割丝相对于坐标系从g点进刀运行至c点，加工至满足键槽宽度加工量，完成掉屑；

(5)工作台带动加工后的轴套1移动返回至程序原点，即线切割丝相对于坐标系沿x轴、y轴联动，返回程序原点。

上述硬质合金轴套内孔键槽加工流程是在工作台(安装待加工产品)移动、线切割丝不动的情况下完成的，本领域技术人员也可以将程序设计为线切割丝移动，而工作台不同，完成上述任务。

采用上述加工方式加工硬质合金产品的内孔键槽，最终获得产品的键槽宽度公差达到了0.025mm，位置度达到了0.05mm，键槽底部消气槽r＝0.1mm，消气槽深度0.05mm，满足客户提出的关键尺寸及外观质量的控制要求。

本实施例虽然以加工截面为矩形的键槽为例，对上述硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法进行说明，但是上述硬质合金套类零件的内孔键槽加工方法并不局限于加工截面为矩形的键槽，可以适用于加工截面为任何形状的键槽。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。