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用CAXA线切割V2加工内花键
金城集团航空事业部 杨洪平
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随着中国制造业的不断发展，电火花线切割（以下简称线切割）在制造业中的应用也越来越广泛。线切割可以切割高硬度的导电材料，随着数控技术的发展，线切割可以快捷地切割出具有复杂形状的零件，它特别适用于新产品的研制，可以大大节约工装费用，缩短新产品研制周期。但线切割加工存在一个与生俱来的问题，那就是线切割后的零件表面上，遗留着火花放电时被熔化又凝固了的金属层即熔化层。熔化层与零件原基体金属比较，硬度降低，有的表面还有微裂纹。微裂纹对所加工零件的疲劳强度有不利的影响，这对绝大多数普通产品来说没有任何影响，但对一些重要行业如航空制造业，必须考虑其影响。渐开线花键(以下简称花键)是航空附件的重要联接件，航空附件产品小模数花键特别多，在小模数花键中，小模数内花键的加工又比较困难。传统的小模数内花键的加工方法一般是插花键或拉花键，由于模数小、产品内腔小，花键插刀和花键拉刀均比较细，刚性太差，加工困难，很多刀具几乎无法制造。而对于硬度高于HRC38以上的产品，花键拉刀和花键插刀均无法加工，只好选用线切割来进行加工。对于这些重要零件，线切割后必须清除零件表面的熔化层。本文首先简要介绍用CAXA线切割V2软件加工内花键的过程，然后介绍清除线切割后零件表面熔化层的一种装置。
一、用CAXA线切割V2软件加工内花键
在使用CAXA线切割V2软件之前，在线切割加工中我们一般用手工编程，对于花键类零件，我们还专门用Basic语言编写了一个程序来计算零件轨迹，此种方法使用起来相当繁琐，不同形状的零件要编写不同的程序。在使用CAXA线切割V2软件后，情况得到了彻底改变，CAXA可以非常方便地绘制出零件的加工轨迹，并生成线切割加工程序。下面以节距P=40（即模数m=25.4/40=0.635）、齿数Z=29、压力角＝30°的花键为例，来说明其加工过程。
首先启动CAXA线切割V2软件，点击“绘制”菜单，选择“高级曲线”，选“绘制花键”，就可以看到绘制花键的对话框。在对话框填上零件参数，如图1所示。点击“下一步”，出现图2对话框，再填上零件的其他参数后点击“完成”，即得到所要求的内花键图形。

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图1 齿形参数填写对话框

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图2 其他参数填写对话框

内花键轨迹生成后，通过“轨迹生成”、“跳步设置”等一系列操作，CAXA线切割软件可生成3B代码程序。将3B代码程序输入线切割机，即可进行产品的加工，限于篇幅相关细节不再详述。
CAXA线切割V2软件除了具有绘制直线、圆、齿轮等曲线，实现线条剪切、过渡圆角、平移、复制、尺寸标注等功能外，还能根据需要绘制公式曲线。此功能特别实用，据此可绘制出能给定公式的所有曲线，绘制出的曲线与其他直线或圆弧经一系列编辑，可得到用户所需要的轨迹。公式曲线的界面如图3所示。在生产实际中，我们常常碰到一些非标准的花键，就可用此功能绘制出线切割轨迹来。

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图3 公式曲线对话框

二、线切割加工表面熔化层的清除
线切割加工表面熔化层的深度一般为0.015～0.04mm，为减少熔化层深度，可选择较小的切削速度、较小的加工电流和较小的脉冲宽度。但不管熔化层的深度多么小，总是存在于零件表面。有关手册中曾推荐用研磨法清除线切割加工表面的熔化层，这种方法对于一些简单的表面如平面、内孔研磨起来是比较方便的，但对内花键这种型面进行研磨就比较困难了。
通过对内花键特点的分析，我们选定啮合研磨法来清除熔化层，即用一个同样参数的铸铁外花键，通过内外花键的啮合，加上一个轴向运动，研去内花键表面的熔化层。下面具体说明其加工过程。
如图4所示，此研磨过程使用的机床为普通车床，研磨装置安装在车床的刀架上，铸铁花键心轴夹持在研磨装置上。车头带动产品旋转，产品的内花键带动铸铁花键心轴旋转。在研磨装置中有一个端面凸轮，在外花键开始旋转时，端面凸轮不断将铸铁花键心轴向被研磨零件内部推进，同时，研磨装置上有一和花键心轴相联接的弹簧不断被拉伸，过了一定行程，到达凸轮最高点，铸铁花键心轴在弹簧的作用下开始从里向外运动，到达凸轮的最低点，从而完成一个行程。在研磨过程中，操作者在花键心轴运动过程中，不时地加入新鲜研磨膏，每个产品的加工时间由熔化层的深度、研磨膏的粗细等因素确定，一般通过试加工方法获得。

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图4 内花键研磨装置示意图

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图5 研磨装置中的凸轮图

通过以上装置，较好地实现了内花键表面的研磨。此方法设备简单，操作方便，成本也很低，解决了生成中的一个实际问题，同时拓宽了电火花线切割的加工范围。 5/23/2005

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