齿轮线切割实践总结

齿轮类零件加工工艺与方法报告单编写日期：第1页共9页姓名张涛工号116A16组别A课程名称齿轮类零件加工工艺与方法任务编号SK-CL撰写目的了解减速器工作原理、功用、结构特点，齿轮的认识，数控电火花线切割机床有关方面主要内容（要求：图文并茂，页面不够可另加）减速机1、工作原理减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。2、功用减速器是一种在刚性壳体内的独立传动装置，其功用是降低原动机转速，增大转矩，实现定传动比传动3、结构特点附图（要求：用铅笔按比例绘制，图纸公整、清晰）教师评语：齿轮类零件加工工艺与方法报告单（续页）编写日期：第2页共9页减速器其主要结构包括箱体结构、轴系零件和减速器附件等，结构紧凑，效率较高，传动准确可靠，使用维护方便，因此应用非常广泛。齿轮1、齿轮的功用由于齿轮传动具有传动比准确、传动力大、效率高、结构紧凑、可靠耐用等优点，因此，齿轮在机器和仪器中应用极为广泛，齿轮的需求量也日益增加。其功用是按一定的传动比传递运动和动力。2、齿轮的结构特点齿轮因其在机器中的功用不同而结构各异，但总是由齿圈和轮体组成。在齿圈上均布着直齿、斜齿等轮齿，而在轮体上有轮辐、轮毂、孔、键槽等。按齿圈上轮齿的分布形式，齿轮可分为直齿轮、斜齿轮和人字齿轮等；按轮体的结构形式，齿轮可分为盘类、齿轮轴和齿条等。3、齿轮的种类按其外形分为圆柱齿轮、锥齿轮、非圆齿轮、齿条、蜗杆蜗轮；按齿线形状分为直齿轮、斜齿轮、人字齿轮、曲线齿轮；按轮齿所在的表面分为外齿轮、内齿轮；按制造方法可分为铸造齿轮、切制齿轮、轧制齿轮、烧结齿轮等。4、齿轮加工方法齿形加工方法很多，按加工中有无切削，可分为无切削加工和有切削加工两大类。无切削加工包括热轧齿轮、冷轧齿轮、精锻、粉末冶金等新工艺。无切削加工具有生产率高，材料消耗少、成本低等一系列的优点，目前已推广使用。但因其加工精度较低，工艺不够稳定，特别是生产批量小时难以采用，这些缺点限制了它的使用。齿形的有切削加工，具有良好的加工精度，目前仍是齿形的主要加工方法。按其加工原理可分为成形法和展成法两种。成形法：采用刀具刀刃形状与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具来进行加工。分度精度低、生产率低，用于单件小批生产。有模数铣刀铣齿、成形砂轮磨齿、齿轮拉刀拉齿等。展成法：齿轮刀具和齿坯严格保持一对齿轮啮合的运动关系来进行加工。加工精度和生产率都比较高，应用十分广泛。有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、挤齿、磨齿等。5、齿轮的选材及热处理齿轮类零件加工工艺与方法报告单（续页）编写日期：第3页共9页不同工作条件齿轮的选材及热处理工作条件材料热处理要求应用举例低速、低载，工作平稳，无强烈冲击45钢正火156-217HB或调质200-250HB机床变速箱和挂轮箱齿轮中速、中载，要求齿面硬度高45钢高频淬火、回火45-50HRC车床变速箱中的次要齿轮高速、中载，要求齿面硬度高45钢高频淬火、回火54-60HRC磨床砂轮箱齿轮高速、中载，受冲击20Cr20Mn2B渗碳、直接淬火、回火58-63HRC机床变速箱齿轮、龙门铣床的电动机齿轮中速（2-4m/s）、中载40Cr42SiMn调质后高频淬火、回火50-55HRC高速机床走刀箱、变速箱齿轮高速、重载、受冲击、模数>620CrMnTi20SiMnVB渗碳、淬火、回火58-63HRC立式车床上的重要齿轮高速、重载、受冲击振动，齿面硬度要求高20CrMnTi20CrMnMo渗碳、直接淬火、回火58-64HRC汽车、拖拉机传动装置中的圆柱齿轮、圆锥齿轮高速、重载、工作条件差，要求高耐疲劳及高强韧性12CrNi3A12Cr2Ni4A渗碳、二次淬火、回火58-63HRC航空发动机齿轮低速、低载、耐磨HT200去应力退火170-229HB汽车发动机凸轮轴齿轮、农用机齿轮数控电火花线切割1、数控电火花线切割机床结构数控电火花线切割机床结构主要由机床本体、控制系统、脉冲电源、运丝机构、工作液循环机构和辅助装置（自动编程系统）组成。2、数控电火花线切割加工原理数控电火花线切割加工的基本原理是利用连续移动的细金属导线（电极丝）作为工具电极（负电极），被切割的工件为工件电极（正电极），在金属丝与工件间施加脉冲电流，产生放电腐蚀，对工件进行切割加工。齿轮类零件加工工艺与方法报告单（续页）编写日期：第4页共9页3、数控电火花线切割加工的特点（1）电极丝材料不必比材料硬，可以加工难切削的材料，例如淬火钢、硬质合金等：而非导电材料无法加工。（2）由于电极丝很细，可以加工微细异形孔、窄缝和复杂零件，又由于切缝很窄，材料损耗少，可有效地节省贵重材料。（3）由于加工中电极丝不直接接触工作，故工件几乎不受切削力，适宜加工低刚度工件及细小零件。（4）直接利用电、热能加工，可以方便地对加工参数进行调整。有利于加工精度的提高，便于实现加工自动化。（5）依靠数控系统的间隙补偿的偏移功能，使电火花成型机的粗、精电极一次编程加工完成，冲模加工的凹凸模间隙可以任意调节。4、数控电火花线切割加工的应用由于数控电火花线切割加工具有上述许多优点，已成为机械制造和模具行业中不可缺少的一种先进加工方法。其用途如下：（1）在电火花成型加工的粗、精电极加工方面，如形状复杂、带孔的、带锥度的电极。（2）模具加工方面，如注塑模、挤压模、拉伸模、冲模等。（3）成形刀具、样板、轮廓量规的加工。（4）试制品、特殊形状、特殊材料、贵重材料的加工。5、数控快、慢走丝电火花线切割加工机床（1）加工工艺水平比较比较项目快走丝电火花线切割机床慢走丝电火花线切割机床切割速度20-160mm2/min20-240mm2/min加工精度±（0.02-0.005）mm(0.01)±（0.005-0.002）mm(0.001)表面粗糙度Ra3.2-1.6μm(0.63-1.25)Ra1.6-0.1μm(0.3-0.8)重复定位精度±0.01mm±0.002mm电极丝损耗均布于参与工作的电极丝全长加工（3-10）×10000mm时，损耗0.01mm不计最大切割速度钢500mm铜610mm400mm最小切割速度0.04-0.09mm0.0045-0.014mm（2）主要区别齿轮类零件加工工艺与方法报告单（续页）编写日期：第5页共9页比较项目快走丝电火花线切割机床慢走丝电火花线切割机床走丝速度≥2.5m/s,常用6-10m/s＜2.5m/s,常用0.001-0.25m/s电极丝工作状态往复供丝，反复使用单向运行，一次使用电极丝材料钼，钨钼合金黄铜、铜、以铜为主的合金或镀覆材料电极丝直径φ0.03-0.25mm常用值φ0.12-0.20mmφ0.003-0.3mm常用值φ0.20mm穿丝方法只能手工可手工，可自动工作电极丝长度数百米数千米电极丝张力上丝后即固定不变可调，通常2.0-25N电极丝振动较大较小运动系统结构简单复杂脉冲电源开路电压80-100V，工作电流1-5A开路电压300V左右，工作电流1-32A单面放电间隙0.01-0.03mm0.01-0.12mm工作液线切割乳化液或水基工作液去离子水，个别场合用煤油工作液电阻率0.5-50千欧10-100千欧导丝机构型式导轮，寿命较短导向器，寿命较长机床价格便宜昂贵6、加工电参数的选择（1）峰值电流，它是指放电电流的最大值，它对提高切割速度最为有效。（2）脉冲宽度，在选择电参数时，脉冲宽度是首选。脉冲宽度是指脉冲电流的持续时间，脉冲宽度大小标志着单个脉冲能量的强弱。（3）走丝速度，走丝速度以单位时间内的脉冲数表示。（4）进给速度齿轮类零件加工工艺与方法报告单（续页）编写日期：第6页共9页45#钢、GCr15、40Cr、CrWMn加工参数对照表工件厚度（mm）脉宽（档）进给电流（管子个数）丝速（档）0-566：00-7：00515-106-76：0051（2）10-407-85：005-6240-10084：0062100-20083：30-4：006-72200-3008-93：00-3：307-83300-5009-102：30-3：007-93高频脉冲电源参数序号脉冲宽度（μs）脉冲间隔（最小）（μs）脉冲间隔（最大）（μs）128182412243416244824325832426164864735220420840360600950400600106044062011806808007、工件装夹（1）要求①工件的基准面应清洁无毛刺，经热处理的工件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清除热处理残物及氧化皮。②夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀。工件装夹的位置应有利于工件找正，并应与机床行程相适应，工作台移动时工件不得与丝架相碰。③对工件的夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。大批零件加工时，最齿轮类零件加工工艺与方法报告单（续页）编写日期：第7页共9页好采用专用夹具，以提高生产效率。细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。（2）支撑工件装夹方式①悬臂式装夹悬臂方式装夹工件，这种方式装夹方便、通用性强。但由于工件一端悬伸，易出现切割表面与工件上、下平面间的垂直度误差。仅用于加工要求不高或悬臂较短的情况。②两端支撑方式装夹两端支撑方式装夹工件，这种方式装夹方便、稳定，定位精度高，但不适于装夹较大的零件。③桥式支撑方式装夹这种方式是在通用夹具上放置垫铁后再装夹工件，如图6.4所示。这种方式装夹方便，对大、中、小型工件都能采用。④板式支撑方式装夹板式支撑方式装夹工件,根据常用的工件形状和尺寸，采用有通孔的支撑板装夹工件。这种方式装夹精度高，但通用性差。⑤复式支撑方式装夹此方式是在通用夹具上再装专用夹具。此方式装夹方式、装夹精度高。8、穿丝操作贮丝筒上丝完成后进行穿丝操作。首先将张丝支架拉至最右端位置，并用插销定好位，取下贮丝筒一端的电极丝头并拉紧，以防乱丝，依次将电极丝绕过各导轮（若切割内腔形状工件，则电极丝还需要从装夹好的毛坯工件的穿丝孔中穿过），将电极丝头在贮丝筒螺钉处固定，剪去多余电极丝，检查电极丝是否都在导轮槽中，与上下导电块接触是否良好，准确无误后用把转动贮丝筒反绕几圈，拔下张丝滑块上的插销，手扶张丝滑块缓慢放松，穿丝操作至此结束。9、工作液的选择(1)进行电火花线切割加工时，工作液的选择直接影响加工的精度，表面粗糙度和速度，故必须正确选配。高速走丝选用专用乳化液，低速走丝选用的是离子水。（2）切割速度高、大厚度的工件，工作液浓度可适当小些（5%-8%），喷流方向要包住上下电极进口，流量稍大，加工稳定，不易断丝；加工精度高，表面粗糙度值小的工件及窄缝、薄壁件，浓度比可大一点（10%-15%）。喷流方向要包住上下电极丝进口，流量适中，料蕊可自动脱落。（3）材料中含Cr的合金材料，工作液的浓度较小，用蒸馏水配制，可使加工的表面洁白均匀，表面粗糙度值小。（4）自来水、去离子水等水类工作液，冷却效果好，但是切割速度低，易齿轮类零件加工工艺与方法报告单（续页）编写日期：第8页共9页断丝。油类工作液切割速度低，但电极丝的损耗小，不易断丝。水中加入有利于提高切割速度的导电液，可将切割速度成倍提高。加工硬质合金时，可采用油作为加工液，其优点是绝缘电阻值高且稳定，可以细微放电，放电间隙小，可以用于精密加工（使用油必须采取防火措施）。（5）工作液的脏污程度对工件的影响也很大。新工作液的加工效果并非好，新配制的工件液在用过一段时间后，工作液中会存在一些悬浮的放电产物，这时容易形成放电通道，有较好的切割效果。但工作液太脏，加工的放电产物容易粘附在电极丝和工件上，工作液中的悬浮物增加，间隙消电离变差，对加工不利，此时应及时更换工作液。10、加工注意事项、加工现场和设备维护（1）加工操作中的注意事项保持科学、规范的操作习惯是每一个线切割操作人员的基本要求，它是机床使用、产品质量及自身安全的需要，在操作时具体要注意以下几点：①床工作台架范围内有下臂运动，绝对不允许在此范围内放置杂物，防止损坏下臂机构或电机。②穿丝和紧丝过程中一定要注意电极丝不要从导轮中滑出，并保电极丝与导电块接触良好。③工过程中严禁在有机玻璃罩上倚靠重物或操作人员趴在上面观察放电情况，以免损坏有机玻璃罩，发生事故。④加工过程中经常检查液箱中的工作液面高度，及时补充损失的工作液，保持液面高度为液箱的2/3左右，以免喷嘴出水量很小，工作液无法包住电极丝，影响正常切割。⑤工作液箱过滤网应在每月清洗一次，否则可能引起切割电蚀物堵塞过滤网，造成工作液不能回流，由此导致工作液外溢和液泵抽不出工作液。⑥当需要对Z轴大行程运动时，若张丝机构的储丝量不足以补偿走丝回路中电极丝的变化量，这时应先抽去电极丝，待Z轴移动到适当位置后再重新进行穿丝和和紧丝操作，然后方可进行放电加工