礦用自鎖式接鏈環(huán)齒型數(shù)控線切割加工工藝研究

蘇利斌

摘 要：礦用自鎖式接鏈環(huán)是保證煤礦井下刮板輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵零部件，要求具有良好的機(jī)械性能、足夠的強(qiáng)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(duì)礦用自鎖式接鏈環(huán)的特點(diǎn)，選擇數(shù)控線切割機(jī)床作為加工其齒型的主要設(shè)備，提出加工方案，并從加工設(shè)備、加工參數(shù)、加工前的工件及準(zhǔn)備工作等方面進(jìn)行工藝研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)控線切割;礦用自鎖式接鏈環(huán);齒型加工工藝

數(shù)控線切割機(jī)床工作的原理是工件固定在工作臺(tái)支架上，按照程序指令工作臺(tái)絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)縱向、橫向移動(dòng)，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(tǒng)設(shè)備加工所不具有的優(yōu)點(diǎn)，其主要原因是數(shù)控線切割機(jī)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(zhì)量，而數(shù)控線切割機(jī)床加工礦用自鎖式接鏈環(huán)齒型工藝很大程度上影響其質(zhì)量和使用壽命。

1 礦用自鎖式接鏈環(huán)齒型加工工藝分析

1.1 礦用自鎖式接鏈環(huán)零件圖分析

根據(jù)礦用自鎖式接鏈環(huán)圖紙、技術(shù)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(duì)半環(huán)后，派對(duì)成一個(gè)礦用自鎖式接鏈環(huán)，兩半環(huán)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(shù)控線切割機(jī)床、切割材料、脈沖放電參數(shù)、工件狀態(tài)、齒型加工工藝等是影響礦用自鎖式接鏈環(huán)齒型加工質(zhì)量的重要因素，因此在齒型加工前對(duì)以上因素進(jìn)行優(yōu)化對(duì)提高礦用自鎖式接鏈環(huán)齒型質(zhì)量十分重要。

（1）數(shù)控線切割機(jī)床的影響。①數(shù)控線切割機(jī)床工作臺(tái)絲杠傳動(dòng)精度。加工齒型前要認(rèn)真檢查、調(diào)整工作臺(tái)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(biāo)準(zhǔn)后再開始加工。②運(yùn)絲裝置精度。為保證齒型加工精度和表面質(zhì)量，需要經(jīng)常檢查導(dǎo)電塊、導(dǎo)輪V型槽及貯絲筒傳動(dòng)軸承磨損、拉傷、損壞情況，以便及時(shí)更換，否則會(huì)引起運(yùn)絲跳動(dòng)，電極絲被卡斷。利用校準(zhǔn)器調(diào)整電極絲的垂直度，保證電極絲與工作臺(tái)面的垂直。③工作液介質(zhì)的影響。數(shù)控線切割工作液采用DX-2a型乳化液，主要特點(diǎn)是排屑好、切割效率高、穩(wěn)定、無毒、無刺激性氣味、易沖乳、對(duì)水的適應(yīng)性強(qiáng)、不會(huì)腐質(zhì)變臭、壽命較長(zhǎng)。最佳使用濃度8%，根據(jù)工件材質(zhì)、厚度，確定具體的使用濃度。切割厚件時(shí)，濃度大些;切割薄件時(shí)，濃度小些;水質(zhì)硬時(shí)，濃度大些。

（2）脈沖放電參數(shù)的影響。脈沖放電參數(shù)主要是指電流大小（I）、寬度（ti）、間隙（t0）。齒型加工時(shí)應(yīng)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(tài)。礦用自鎖式接鏈環(huán)毛坯件采用富含Cr、Mo、Ni元素的高強(qiáng)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(qiáng)度高，齒型加工后達(dá)到變形小、精度高的目的。

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

2 礦用自鎖式接鏈環(huán)齒型加工工藝準(zhǔn)備

2.1 電極絲方面

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

（2）根據(jù)礦用自鎖式接鏈環(huán)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(huán)準(zhǔn)備

2.2.1 工件準(zhǔn)備和處理

毛坯件采用Cr、Mo、Ni等元素的高強(qiáng)合金鋼整體鍛造而成，齒型加工前，經(jīng)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(zhǔn)的確定

由于毛坯件外形規(guī)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(zhǔn)，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(diǎn)、終點(diǎn)的確定

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

（2）齒型切割起點(diǎn)、終點(diǎn)的確定。切割起點(diǎn)是電極絲相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，同時(shí)也是程序執(zhí)行的起點(diǎn)，所以，也稱為“程序原點(diǎn)”，一般選在對(duì)礦用自鎖式接鏈環(huán)性能影響較小的部位。

本次齒型切割起點(diǎn)、終點(diǎn)的確定根據(jù)圖紙和技術(shù)要求，有效保證礦用自鎖式接鏈環(huán)足夠的強(qiáng)度和齒型配合精度。如圖4所示。

3 礦用自鎖式接鏈環(huán)的裝夾和位置校正

3.1 礦用自鎖式接鏈環(huán)裝夾的基本要求

（1）齒型加工前應(yīng)除去工件表面的毛刺、銹跡、氧化皮并進(jìn)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(yùn)動(dòng)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(huán)的裝夾方式

根據(jù)礦用自鎖式接鏈環(huán)特點(diǎn)，工件裝夾時(shí)至少用兩個(gè)面固定在夾具或工作臺(tái)上，采用壓板、螺栓壓緊的裝夾方式。

3.3 礦用自鎖式接鏈環(huán)、電極絲位置的校正調(diào)整

礦用自鎖式接鏈環(huán)校正調(diào)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(huán)齒型加工參數(shù)

加工參數(shù)的選擇分快走絲和慢走絲選擇，根據(jù)礦用自鎖式接鏈環(huán)圖紙、工藝要求、設(shè)備情況，確定切割走絲為快走絲加工。

4.1 快走絲加工參數(shù)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(shù)IP（3～4）。⑤間歇電壓SV。⑥電壓V常壓檔（75）。

4.2 間隙補(bǔ)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(huán)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(bǔ)償量t。

5 編制和調(diào)試加工程序

5.1 程序編制

（1）打開CAXA線切割V2計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)編程軟件，進(jìn)入用戶界面，根據(jù)礦用自鎖式接鏈環(huán)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(diǎn)軌跡生成菜單條，系統(tǒng)彈出線切割軌跡生成參數(shù)表對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)，確定后，拾取齒型切割軌跡，齒型切割軌跡變成紅色，選擇鏈?zhǔn)叭》较驗(yàn)榍懈钸M(jìn)給方向，點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵確定后，選擇齒型軌跡切割起點(diǎn)、終點(diǎn)，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵確定。

（3）代碼生成，點(diǎn)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(diǎn)軌跡仿真菜單，選擇齒型軌跡，按鼠標(biāo)右鍵即可演示切割過程。

5.2 調(diào)試加工程序

數(shù)控線切割機(jī)床讀取保存3B代碼的U盤，根據(jù)齒型尺寸精度、表面粗糙度要求設(shè)置軌跡生成參數(shù)，直到符合圖紙和技術(shù)要求。

6 數(shù)控線切割加工

6.1 操作技巧

礦用自鎖式接鏈環(huán)齒形精度要求高、表面粗糙度好。齒型切割時(shí)調(diào)節(jié)切割速度，使電流和電壓穩(wěn)定在某一值處。

6.2 注意的問題

齒型切割過程中出現(xiàn)短路時(shí)，自動(dòng)按原切割軌跡回退，脫離短路后，重新切割。如果斷絲，自動(dòng)停止運(yùn)絲和切斷工作液供給，回到軌跡切割終點(diǎn)，重新穿絲，反向加工。或者在斷絲點(diǎn)處穿絲，繼續(xù)加工。注意加工環(huán)境的溫度，保持清潔。

7 結(jié)語

本文從以上幾個(gè)方面對(duì)礦用自鎖式接鏈環(huán)齒型數(shù)控線切割加工工藝進(jìn)行研究。對(duì)提其機(jī)械性能、強(qiáng)度和齒型配合精度具有重要的意義。數(shù)控線切割機(jī)床加工具有精度高、快速、使用便捷，能加工外形復(fù)雜的零部件，加工對(duì)象不受材料硬度的限制，廣泛應(yīng)用于精密件、模具、超硬金屬材料的加工。

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