齿轮的线切割加工——磊哥制作

1、B组07号： 占磊占磊目录一.齿轮的认识二.齿轮传动的特点和类型三.电火花线切割机的认识四.齿轮的线切割加工加工分析一、齿轮的认识 轮缘上有齿能连续啮合传递运动和动力的机械元件。齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件，齿轮在传动中的应用很早就出现了。19世纪末，展成切齿法的原理及利用此原理切齿的专用机床与刀具的相继出现，随着生产的发展，齿轮运转的平稳性受到重视。1.简介2.结构一般有轮齿、齿槽、端面、法面、齿顶圆、齿根圆、基圆、分度圆。标准直齿圆柱齿轮各部分名称及基本尺寸各部分名称及基本尺寸3齿轮的加工 齿轮齿形的加工方法有两种。一种是成形法，就是利用与被切齿轮齿槽形状完全相符的成形铣刀切出齿形的方

2、法，如铣齿； 另一种是展成法，它是利用齿轮刀具与被动齿轮的相互啮合运动而切出齿形的加工方法，如滚齿和插齿 选择加工方法要依据难度.精度.批量.成本等决定我们这几周运用的是电火花线切割加工方法(1)滚齿机滚齿：可以加工8模数以下的斜齿 （2）铣床铣齿：可以加工直齿条 （6）插床插齿：可以加工内齿 （4）冷打机打齿：可以无屑加工 （5）刨齿机刨齿：可以加工16模数大齿轮（3）精密铸齿：可以大批量加工廉价小齿轮 （7）磨齿机磨齿：可以加工精密母机上的齿轮（8）压铸机铸齿：多数加工有色金属齿轮 （9）剃齿机：是一种齿轮精加工用的金属切削机床 二、齿轮传动的特点与类型齿轮传动的特点与类型一一. . 特点

3、：特点：传动动力大，效率高传动动力大，效率高寿命长，工作平稳，可靠性高寿命长，工作平稳，可靠性高能保证恒定的传动比，能传能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动递任意夹角两轴间的运动制造、安装精度要求较高，制造、安装精度要求较高，因而成本也较高因而成本也较高不宜作轴间距离过大的传动不宜作轴间距离过大的传动齿轮传动平面齿轮传动空间齿轮传动直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动传递相交运动传递交错轴运动外啮合齿轮齿条内啮合外啮合齿轮齿条直齿斜齿交错轴斜齿轮传动蜗杆涡轮准双曲面齿轮曲线齿人字齿齿轮运动内啮合外啮合（1）两轮轴线互相平行（2）轮齿的齿长方向与齿轮轴线互相平行（3）两轮轴动方向相反（4）

4、此种传动方式应用最广泛内啮合（1）两轮轴线互相平行（2）轮齿的齿长方向与齿轮轴线互相平行（3）两轮轴动方向相同直齿圆柱齿轮传动斜齿圆柱齿轮传动外啮合内啮合（1）齿轮齿长方向线与齿轮轴线倾斜一个角度（2）与直齿圆柱齿轮传动相比，同时啮合的齿数也增多，传动平稳，传动的扭矩也比较大（3）运转时存在轴向力（4）加工制造比直圆柱齿轮麻烦些人字齿轮传动（1）具有斜齿圆柱齿轮的优点，同时，运转时不产生轴向力（2）适用于传动效率大，需作正反向运转的机构中（3）加工制造比斜齿圆柱齿轮麻烦非圆柱齿轮传动（1）目前常见的非圆柱齿轮有椭圆形和扇形两种（2）当主动轴等速运转时从动轴可以实现有规律的不等速转动（3）此种传

5、动多用于自动化机构直齿锥齿轮传动（1）两轮轴线相交于锥顶点，轴交角有三种：90；90（正交）；90（2）轮齿齿线的延长线通过锥顶点斜齿锥齿轮传动（1）斜齿齿线斜向，或者说，齿线的延长线不通过锥顶点，而是与莫一圆相切（2）两轮螺旋角相等，螺旋方向相反弧齿锥齿轮传动（1）齿轮齿线呈圆弧形（2）两轮螺旋角相等，螺旋方向相反（3）与直齿锥齿轮传动相比，同时参加啮合的齿数增多，传动平稳，传递扭矩较大交叉轴斜齿轮传动（1）两轮轴线不在同一平面上，或任意交错，或老是垂直交错（2）两轮的螺纹角可以相等，也可以不相等（3）两轮螺纹方向可以相同，也可以不同蜗杆传动（1）蜗杆轴线与涡轮轴线成垂直交错（2）可以实现大

6、的传动比，传动平稳，噪声小，有自锁（3）传动效率较低，蜗杆线速度受一定限制齿条（1）齿廓上各点的法线是平行的，各点的速度大小、方向都相同，各点的压力角都相等（2）与齿顶线平行的各直线上的齿距都相同，模数为同一标准值，其中齿厚与齿槽宽相等且与齿顶线平行的直线称为中线，它是确定齿条各部分尺寸的基准线。三、电火花线切割加工三、电火花线切割加工一.什么是电火花线切割 电火花线切割加工（电火花线切割加工（Wire cut Electrical Wire cut Electrical Discharge MachiningDischarge Machining，简称，简称WEDMWEDM）是线电极电火花是

7、线电极电火花加工的简称，是电火花加工的一种，加工的简称，是电火花加工的一种，有时又称线切割。有时又称线切割。二.主要应用 它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模它主要用于加工各种形状复杂和精密细小的工件，例如冲裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，成形刀具、样板、电火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，火花成型加工用的金属电极，各种微细孔槽、窄缝、任意曲线等，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点，已在生产中获得广泛

8、的应用，目前国内外的电火花线切割机床点，已在生产中获得广泛的应用，目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的已占电加工机床总数的6060以上。以上。三.工作原理当钼丝与工件的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，工作液被击穿，在钼丝与工件之间形成瞬间放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来。若工作台带动工件不断进给，就能切割出所需要的形状。由于贮丝筒带动钼丝交替作正、反向的高速移动，所以钼丝基本上不被蚀除，可使用较长的时间。 其基本原理如图所示。被切割的工件作为工件电极，钼丝作为工具电极，脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件电极和工具电极上。钼丝与工件之间施加足够的

9、具有一定绝缘性能的工作液（图中未画出）。四.电火花线切割机的分类 根据电极丝的运行速度不同，电火花线切割机床通常根据电极丝的运行速度不同，电火花线切割机床通常分为两类：分为两类： 一类是一类是高速走丝电火花线切割机床高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HSWEDM-HS），其电极丝作高），其电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为速往复运动，一般走丝速度为8 810m/s10m/s，电极丝可重复使用，加工速，电极丝可重复使用，加工速度较高，但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量度较高，但快速走丝容易造成电极丝抖动和反向时停顿，使加工质量下降，是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的

10、电火花线切割下降，是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式；加工模式； 另一类是另一类是低速走丝电火花线切割机床低速走丝电火花线切割机床（WEDM-LSWEDM-LS），其电极丝作），其电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s0.2m/s，电极丝放电后不再使用，电极丝放电后不再使用，工作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好，但加工速度较低，是国外工作平稳、均匀、抖动小、加工质量较好，但加工速度较低，是国外生产和使用的主要机种。生产和使用的主要机种。PS:中速走丝电火花线切割是在快走丝线切割的基础上实现变频多次切割功能，是近几年发展的新工

11、艺。区别：切割属电加工范畴,是由前苏联发明的,我国是第一个用于工业生产的国家,当时由复旦大学和苏州风机械厂合作生产的是最早的机型叫复旦型,我们国内在此基础上发展了快走丝系统(HS).欧美和日本发展了慢走系统(LS) 。1.1.电极丝我国采用钨钼电极丝我国采用钨钼合金合金丝丝, ,国外采用黄铜丝国外采用黄铜丝; ; 2.2.我国采用皂化工作液我国采用皂化工作液, ,国外采用去离子水国外采用去离子水; ; 3.3.我国的走丝速度为我国的走丝速度为1111米米/ /秒左右秒左右, ,国外为国外为3535米米/ /分分, , 4.4.我们的电极丝是重复利用的直到断丝为至我们的电极丝是重复利用的直到断丝

12、为至, ,国外是走过后不再重国外是走过后不再重复使用复使用, , 5.5.我们的精度不如国外高我们的精度不如国外高. . 根据对电极丝运动轨迹的控制形式不同，电火花线切割机根据对电极丝运动轨迹的控制形式不同，电火花线切割机床又可分为三种：床又可分为三种： 第一种是模仿形控制，其在进行线切割加工前，预先制造出与工件第一种是模仿形控制，其在进行线切割加工前，预先制造出与工件形状相同的模，加工时把工件毛坯和形状相同的模，加工时把工件毛坯和* *模同时装夹在机床工作台上，在模同时装夹在机床工作台上，在切割过程中电极丝紧紧地贴着模边缘作轨迹移动，从而切割出与模形切割过程中电极丝紧紧地贴着模边缘作轨迹移动

13、，从而切割出与模形状和精度相同的工件来；状和精度相同的工件来； 第二种是光电跟踪控制，其在进行线切割加工前，先根据零件图样第二种是光电跟踪控制，其在进行线切割加工前，先根据零件图样按一定放大比例描绘出一张光电跟踪图，加工时将图样置于机床的光按一定放大比例描绘出一张光电跟踪图，加工时将图样置于机床的光电跟踪台上，跟踪台上的光电头始终追随墨线图形的轨迹运动，再借电跟踪台上，跟踪台上的光电头始终追随墨线图形的轨迹运动，再借助于电气、机械的联动，控制机床工作台连同工件相对电极丝做相似助于电气、机械的联动，控制机床工作台连同工件相对电极丝做相似形的运动，从而切割出与图样形状相同的工件来；形的运动，从而切

14、割出与图样形状相同的工件来； 第三种是数字程序控制，第三种是数字程序控制，采用先进的数字化自动控制采用先进的数字化自动控制技术，驱动机床按照加工前技术，驱动机床按照加工前根据工件几何形状参数预先根据工件几何形状参数预先编制好的数控加工程序自动编制好的数控加工程序自动完成加工，不需要制作完成加工，不需要制作* *模模样板也无需绘制放大图，比样板也无需绘制放大图，比前面两种控制形式具有更高前面两种控制形式具有更高的加工精度和广阔的应用范的加工精度和广阔的应用范围，目前国内外围，目前国内外 95 95以上以上的电火花线切割机床都已采的电火花线切割机床都已采用数控化。用数控化。四、齿轮的线切割加工及加

15、工分析 毛坯将毛坯在数控车床上车好端面，并把倒角车好车好的毛坯在电火花线切割机床上，用CACX画好齿轮轮廓图，用3B格式生成程序装夹毛坯装好工件运行程序，进行加工，大齿轮需要先加工键槽，取丝再装丝加工外齿轮电火花线切割部分打开机床，进入自动编程状态画好齿轮和键槽部分，运用轨迹生成指令生成轨迹用程序跳步指令跳步键槽和外齿轮部分，再生成3B格式得到程序预演程序，穿好丝，进入自动对刀，打开切削液然后进入加工状态，切完键槽要取丝完成跳步，最后等待加工结束，大约2个半小时主动轴齿轮加工部分主动轴齿轮的专用夹具其余加工步骤大体相同，不用跳步，需要将丝手动移到穿丝点加工成品图快走丝切割机断丝原因的分析快走丝

16、切割机断丝原因的分析 高速走丝高速走丝电火花线切割加工电火花线切割加工中的断丝问题一直一个最普遍的问题。中的断丝问题一直一个最普遍的问题。它使加工停顿并不得不从头开始，浪费了大量时间，破坏了加工表面的它使加工停顿并不得不从头开始，浪费了大量时间，破坏了加工表面的完整性，增加了加工的困难。完整性，增加了加工的困难。 断丝原因的分析及解决办法：断丝原因的分析及解决办法：1.1.与电极丝相关的断丝与电极丝相关的断丝 1 1） 丝张力及走丝速度。对于高速走丝线切割加工，广泛采用丝张力及走丝速度。对于高速走丝线切割加工，广泛采用0 006060 025mm25mm的钼丝，因它耐损耗、抗拉强度高、丝质不易

17、变脆且较的钼丝，因它耐损耗、抗拉强度高、丝质不易变脆且较少断丝。提高电极丝的张力可减少丝振的影响，从而提高精度和切割速少断丝。提高电极丝的张力可减少丝振的影响，从而提高精度和切割速度。丝张力的波动对加工稳定性影响很大。产生波动的原因是：贮丝筒度。丝张力的波动对加工稳定性影响很大。产生波动的原因是：贮丝筒上的电极丝正反运动时张力不一样；工作一段时间后电极丝又会伸，致上的电极丝正反运动时张力不一样；工作一段时间后电极丝又会伸，致使张力下降（一般认为张力在使张力下降（一般认为张力在121215N15N较合适较合适) ) 张力下降的后果是丝振张力下降的后果是丝振加剧，极易断丝。加剧，极易断丝。 2)

18、走丝速度的提高有利于钼丝把工作液带入较大厚度工件的放电间隙中，确保电蚀产物的排除和放电加工的稳定。但走丝速度过高，钼丝抖动严重，将会破坏加工的稳定性，加工精度和表面粗糙度都会变差，并易造成断丝。走丝速度过低时由于损耗大，也易断丝，一般经验以小于10m/s为宜。 3） 钼丝上出现烧伤点发生断丝。一旦钼丝上出现“疙瘩”状的烧伤点，极易发生断丝现象。一般认为，这是粘附在电极丝上的加工屑（阳极物质）所为，该粘附物起到了使放电集中在电极丝上的作用，此时若冷却散热条件差，就很可能使该处的温度升高，这样一来在连续的放电中就可能继续有其他加工屑粘附在该点附近，如此造成一种恶性循环，最后导致该处发生烧伤现象。

19、2. 2. 与脉冲与脉冲电源电源相关的断丝相关的断丝 （1 1）加工电流加工电流很大，火花放电异常，导致断丝。种故障多数脉冲电源很大，火花放电异常，导致断丝。种故障多数脉冲电源的输出已变为直流输出所致。从脉冲电源的输出级向多谐振荡器逐级检的输出已变为直流输出所致。从脉冲电源的输出级向多谐振荡器逐级检查波形，更换损坏的元件，使输出为合乎要求的脉冲波形时才能投入使查波形，更换损坏的元件，使输出为合乎要求的脉冲波形时才能投入使用。用。 （2 2）输出电流超过限值断丝。在加工过程中火花放电突然变为蓝色的）输出电流超过限值断丝。在加工过程中火花放电突然变为蓝色的弧光放电，电流超过限值，将钼丝烧断。用示波器测输端和振荡部分都弧光放电，电流超过限值，将钼丝烧断。用示波器测输端和振荡部分都无波形输出。可判断故障出在振荡部分。检查发现有无波形