礦用自鎖式接鏈環齒型數控線切割加工工藝研究

蘇利斌

摘 要：礦用自鎖式接鏈環是保證煤礦井下刮板輸送機正常運轉的關鍵零部件，要求具有良好的機械性能、足夠的強度和精確的齒型配合精度，因此其齒型加工工藝十分重要。針對礦用自鎖式接鏈環的特點，選擇數控線切割機床作為加工其齒型的主要設備，提出加工方案，并從加工設備、加工參數、加工前的工件及準備工作等方面進行工藝研究。

關鍵詞：數控線切割;礦用自鎖式接鏈環;齒型加工工藝

數控線切割機床工作的原理是工件固定在工作臺支架上，按照程序指令工作臺絲杠帶動工作臺縱向、橫向移動，作為電極的金屬絲依靠脈沖火花放電蝕除金屬材料，切割成型。它具有許多傳統設備加工所不具有的優點，其主要原因是數控線切割機床加工不受工件材料硬度和其他作用力的影響，能保證較高的加工精度和表面質量，而數控線切割機床加工礦用自鎖式接鏈環齒型工藝很大程度上影響其質量和使用壽命。

1 礦用自鎖式接鏈環齒型加工工藝分析

1.1 礦用自鎖式接鏈環零件圖分析

根據礦用自鎖式接鏈環圖紙、技術要求，為了保證齒型配合精度，采用整體鍛造毛坯一次加工成齒型相互嚙合的一對半環后，派對成一個礦用自鎖式接鏈環，兩半環齒型配合間隙△為0.2mm。如圖1、圖2所示。

1.2 齒型表面粗糙度和加工精度分析

數控線切割機床、切割材料、脈沖放電參數、工件狀態、齒型加工工藝等是影響礦用自鎖式接鏈環齒型加工質量的重要因素，因此在齒型加工前對以上因素進行優化對提高礦用自鎖式接鏈環齒型質量十分重要。

（1）數控線切割機床的影響。①數控線切割機床工作臺絲杠傳動精度。加工齒型前要認真檢查、調整工作臺縱橫滾珠絲杠間隙，縱橫方向拖板絲杠副的配合間隙，符合標準后再開始加工。②運絲裝置精度。為保證齒型加工精度和表面質量，需要經常檢查導電塊、導輪V型槽及貯絲筒傳動軸承磨損、拉傷、損壞情況，以便及時更換，否則會引起運絲跳動，電極絲被卡斷。利用校準器調整電極絲的垂直度，保證電極絲與工作臺面的垂直。③工作液介質的影響。數控線切割工作液采用DX-2a型乳化液，主要特點是排屑好、切割效率高、穩定、無毒、無刺激性氣味、易沖乳、對水的適應性強、不會腐質變臭、壽命較長。最佳使用濃度8%，根據工件材質、厚度，確定具體的使用濃度。切割厚件時，濃度大些;切割薄件時，濃度小些;水質硬時，濃度大些。

（2）脈沖放電參數的影響。脈沖放電參數主要是指電流大小（I）、寬度（ti）、間隙（t0）。齒型加工時應選擇較小的I和ti，保證齒型精度和表面粗糙度。

（3）工件材料及狀態。礦用自鎖式接鏈環毛坯件采用富含Cr、Mo、Ni元素的高強合金鋼整體鍛造而成，采用在可控氣氛多用爐中完成滲碳熱處理工藝，具有耐磨性好、強度高，齒型加工后達到變形小、精度高的目的。

（4）制定出合理的切割路線，根據圖紙和技術要求，切割路線為兩半環齒型配合間隙中心軌跡。

2 礦用自鎖式接鏈環齒型加工工藝準備

2.1 電極絲方面

（1）鉬絲具有抗拉強度高、使用壽命長、導電性強、抗腐性好，并且適用快速走絲加工等優點，因此根據齒型配合的要求，選用鉬絲作為齒型加工的電極絲。

（2）根據礦用自鎖式接鏈環齒型走絲軌跡、配合間隙、切割縫隙、厚度、走絲速度、單邊放電間隙等條件選取直徑為d=0.18mm的鉬絲。單邊放電間隙δ為0.01mm，齒型配合間隙△為0.2mm，故鉬絲直徑d為0.18mm，即d=△-2δ。

2.2 礦用自鎖式接鏈環準備

2.2.1 工件準備和處理

毛坯件采用Cr、Mo、Ni等元素的高強合金鋼整體鍛造而成，齒型加工前，經下料—鍛造—正火—高溫回火—鉆銷孔—線切割加工齒型—淬火—拋丸工序。

2.2.2 加工基準的確定

由于毛坯件外形規矩，尺寸精度高，因此以外形縱向、橫向和上下面為校正和加工基準，保證齒型的尺寸精度。如圖3所示

2.2.3 切割路線和切割起點、終點的確定

（1）切割路線。為避免齒型加工過程中因內應力釋放引起工件變形影響加工精度，切割路線應遠離壓板的位置。

（2）齒型切割起點、終點的確定。切割起點是電極絲相對工件運動的起點，同時也是程序執行的起點，所以，也稱為“程序原點”，一般選在對礦用自鎖式接鏈環性能影響較小的部位。

本次齒型切割起點、終點的確定根據圖紙和技術要求，有效保證礦用自鎖式接鏈環足夠的強度和齒型配合精度。如圖4所示。

3 礦用自鎖式接鏈環的裝夾和位置校正

3.1 礦用自鎖式接鏈環裝夾的基本要求

（1）齒型加工前應除去工件表面的毛刺、銹跡、氧化皮并進行消磁處理，以免集中放電造成斷絲。

（2）壓板位置要合理，便于工件校正，不影響切割運動軌跡。

（3）壓板壓緊力要均勻，避免工件變形。

3.2 礦用自鎖式接鏈環的裝夾方式

根據礦用自鎖式接鏈環特點，工件裝夾時至少用兩個面固定在夾具或工作臺上，采用壓板、螺栓壓緊的裝夾方式。

3.3 礦用自鎖式接鏈環、電極絲位置的校正調整

礦用自鎖式接鏈環校正調整采用固定基面縱向、橫向兩端靠定法。電極絲位置的校正采用火花法。

4 確定礦用自鎖式接鏈環齒型加工參數

加工參數的選擇分快走絲和慢走絲選擇，根據礦用自鎖式接鏈環圖紙、工藝要求、設備情況，確定切割走絲為快走絲加工。

4.1 快走絲加工參數選擇

①脈沖波形GP。②脈沖寬度ON（10）。③脈沖間隔OF（30～50）。④率管數IP（3～4）。⑤間歇電壓SV。⑥電壓V常壓檔（75）。

4.2 間隙補償量t的確定

齒型加工采用齒形輪廓尺寸編程，鉬絲的直徑d為018mm，單邊放電間隙δ為0.01mm，鉬絲行走軌跡中心和切割齒型配合間隙中心重合，才能保證切割成型的兩半環形狀和尺寸一致且保證配合間隙△為0.2mm，即△=d+2δ，因此不存在間隙補償量t。

5 編制和調試加工程序

5.1 程序編制

（1）打開CAXA線切割V2計算機輔助自動編程軟件，進入用戶界面，根據礦用自鎖式接鏈環圖紙、工藝要求、切割路線，繪制齒型加工的軌跡圖形。

（2）生成加工軌跡。打開軌跡操作，點軌跡生成菜單條，系統彈出線切割軌跡生成參數表對話框，設置參數，確定后，拾取齒型切割軌跡，齒型切割軌跡變成紅色，選擇鏈拾取方向為切割進給方向，點鼠標右鍵確定后，選擇齒型軌跡切割起點、終點，點擊鼠標右鍵確定。

（3）代碼生成，點擊生成3B代碼，選擇保存路徑填寫文件名，保存到U盤。

（4）軌跡仿真，打開軌跡操作，點軌跡仿真菜單，選擇齒型軌跡，按鼠標右鍵即可演示切割過程。

5.2 調試加工程序

數控線切割機床讀取保存3B代碼的U盤，根據齒型尺寸精度、表面粗糙度要求設置軌跡生成參數，直到符合圖紙和技術要求。

6 數控線切割加工

6.1 操作技巧

礦用自鎖式接鏈環齒形精度要求高、表面粗糙度好。齒型切割時調節切割速度，使電流和電壓穩定在某一值處。

6.2 注意的問題

齒型切割過程中出現短路時，自動按原切割軌跡回退，脫離短路后，重新切割。如果斷絲，自動停止運絲和切斷工作液供給，回到軌跡切割終點，重新穿絲，反向加工。或者在斷絲點處穿絲，繼續加工。注意加工環境的溫度，保持清潔。

7 結語

本文從以上幾個方面對礦用自鎖式接鏈環齒型數控線切割加工工藝進行研究。對提其機械性能、強度和齒型配合精度具有重要的意義。數控線切割機床加工具有精度高、快速、使用便捷，能加工外形復雜的零部件，加工對象不受材料硬度的限制，廣泛應用于精密件、模具、超硬金屬材料的加工。

參考文獻：

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