硬質合金軸套類零件鍵槽導向角加工優化

時世榮 朱春茂

摘 要：針對硬質合金軸套類零件鍵槽導向角在電脈沖加工時存在工件找正困難，電極定位不準確等缺陷，設計制作新的定位系統、電極、電極夾持系統，解決了加工過程中存在的問題，優化了硬質合金軸套類零件鍵槽導向角的加工工藝，有效的提升了加工效率和產品質量。

關鍵詞：硬質合金；導向角；找正；加工；優化

1 引言

硬質合金軸套系列產品，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優異性能，使用壽命長，廣泛應用于現代生產制造業中。特別是在一些工作環境極端惡劣的情況下，硬質合金軸套系列產品的使用更為廣泛，比如石油天然氣、汽車船舶、鋼鐵礦山等規模工業生產。硬質合金軸套良好的使用性能和持久的使用壽命是提高工業生產效率的有效表現形式。因此，制造出合格的硬質合金軸套系列產品就顯得尤為重要。尤其是尺寸精度要求高的精密石油機械合金軸套，其生產加工作業需要嚴謹的工藝配合要求。在硬質合金軸套類零件加工過程中，鍵槽導向角的加工是關鍵工序。硬質合金軸套類零件鍵槽導向角一般采用電脈沖加工成型，其尺寸的一致性是精密合金軸套零件配合的關鍵因素。

硬質合金軸套類零件導向角加工的關鍵因素在于被加工件的定位、找正以及加工電極的裝夾和使用。傳統的加工方式因人為因素造成工件定位不一致，找正時間長，被加工件的導向角一致性差，加工效率低。針對這一情況，本文通過對合金軸套類零件鍵槽導向角的加工過程進行分析，重新設計制作了新的工件定位系統和電極夾持系統，同時優化了電極的設計和加工，有效的解決了導向角尺寸不一致，加工效率低等問題。新的電極制作工藝簡單，加工成本大幅下降，滿足了硬質合金軸套類零件導向角大批量加工的需要，保證了產品質量的穩定。

2 傳統加工方式分析

硬質合金軸套類零件外形無加工基準，傳統加工方式通過操作者目測鍵槽位置進行找正，采用平口鉗夾裝；銅電極選用棒材車削后銑方，銑導向角，采用彈簧夾頭裝夾銅電極，利用電極導向角與硬質合金軸套類零件上的鍵槽的相對匹配性確定電極位置。其缺陷在于：

①由于裝夾時需用百分表將方形電極找平，找正時間長，加工效率不高；

②由于電極平面小，只有6mm寬，找正精度不夠，加工的產品一致性不好；

③產品定位靠操作員與銅電極匹配確定，其匹配精度不能量化，不利于大批量生產的質量控制；

④電極無法重復使用，經濟性差。

3 優化后的加工方式

鑒于傳統加工存在的諸多不便，首先從工件的自動定位上尋求突破點，重新設計工件定位系統。硬質合金軸套類零件在加工導向角前的鍵槽已由線切割加工成型，尺寸和形位公差均達到了用于作為定位基準的要求，按此特點設計專用定位工裝，其外圓及凸鍵尺寸均按與被加工件配合間隙在0.02-0.04mm加工控制，如此便可保證被加工件的定位中心和鍵槽方向性。將專用工裝直接吸附在永磁磁臺上，以直邊找平，再將被加工件裝配好，即完成了快速裝夾和自定位。

其次，根據導向角的加工特點，優化加工導向角所使用的電極形狀。在軸套鍵槽導向角加工過程中，工作部位為銅電極的一個直面和兩個角度面。根據此特點，重新優化設計電極結構，將電極設計成塊狀。新的電極結構可左右端兩次使用，且當電極使用消耗以后可利用快走絲線切割切除損耗的局部區域，剩余部分可繼續使用，直至該層的角度電極消耗完畢，再通過磨削加工端面及角度面后重復使用，電極材料的利用率得到了極大的提升，降低了電極成本。塊狀電極為長方形或方形。長方形或方形的片狀電極加工簡單，定位方便。

然后，根據新的塊狀電極機構，并結合目前我單位配備的3R系統夾具，設計和制作了特殊電極夾持系統。電極定位模塊通過固定螺釘將電極貼平于工裝主體的基準面，確保電極在水平方向固定；通過側塊和緊固螺釘將電極固定于工裝主體上，確保電極在垂直方向上固定，這樣就完成了電極的準確定位。電極夾持工裝的工裝主體固連于3R夾具基準系統的基準元件上，使電極的加工基準和使用基準一致，解決了電極的快速更換和自定位問題，提高了電極對工件的加工效率。

4 不同加工方式的加工效率對比

針對不同加工方式進行對比實驗，實驗表明改進后的加工方式具有明顯優勢，具有良好的推廣前景。

（1）生產合格率對比

同一操作員利用上述不同加工方式各加工了200件產品，對生產過程進行跟蹤、數據統計及分析。分析結果顯示改進后的加工方案明顯提升了硬質合金軸套類零件導向角一次合格率（見表1）。

（2）加工效率對比

對同一操作員利用上述不同加工方式進行加工的班產量進行統計，使用傳統加工方式的班產量為37件，使用優化后的加工方式的班產量為53件。新的加工方式明顯提升了硬質合金軸套類零件導向角的加工效率，滿足了硬質合金軸套類零件導向角大批量加工的需要。

5 結語

針對傳統加工方式存在的缺陷，通過對被加工件定位系統的重新設計制作，解決了產品的重復定位問題；更改電極為塊狀，塊狀電極加工簡單，僅需平面磨及多用磨就能完成電極的加工，大大提高了電極對工件的加工效率，同時使用后的電極經修復可重復使用，提高了電極材料的利用率，降低了電極加工成本。重新設計制作了電極夾持系統，實現了電極快速更換和自定位的功能，有效的解決了電極的快速更換和自定位問題。

通過對工件定位系統、電極、電極夾持系統三個方面的改進，使得硬質合金軸套類零件鍵槽導向角的加工尺寸一致性得到大幅改善，加工效率明顯提升。優化后的加工方式滿足硬質合金軸套類零件鍵槽導向角大批量加工的需要。

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