一种内外花键电火花加工用组合电极及其制作方法和应用技术

本发明专利技术提供一种内外花键电火花加工用组合电极，包括电极安装杆、电极定位芯轴、圆柱电极和锁紧电极顶丝，电极定位芯轴可拆分地固定在电极安装杆的中心孔中，圆柱电极穿设在电极安装杆上径向的电极安装孔中，其加工端在中心孔外或内构成加工花键的包络圆，圆柱电极通过从电极安装杆端面的轴向螺孔固定圆柱电极。其制作方法，包括制作其各个零件、组装和在机修整步骤，本发明专利技术还提供该组合电极的应用，即加工内外花键的方法。本发明专利技术中的制作方法可以高精度地制成组合电极，该组合电极结构简单，但用其加工内外花键，可以获得很高的精度，对于损耗的圆柱电极，可以方便更换和重复使用，有效降低成本，适于加工各种形状的内外花键。适于加工各种形状的内外花键。适于加工各种形状的内外花键。

【技术实现步骤摘要】
一种内外花键电火花加工用组合电极及其制作方法和应用


[0001]本专利技术属于电加工
，涉及一种内外花键电火花加工用组合电极的制作方法；本专利技术还提供该制作方法制作的组合电极，还涉及使用本专利技术制作的组合电极加工内外花键的应用。本专利技术适用于轴类、孔类零件不同尺寸要求的内外花键电火花加工。

技术介绍

[0002]轴和孔是机械中不可缺少的组成部分，通常涉及到机械传动需要在轴和孔上设计和加工花键结构。花键结构分矩形花键、三角形花键和渐开线花键等种类，矩形花键应用最为广泛，如飞机、汽车、机床制造业、农业机械及一般机械传动装置等。外花键一般制作方法，单件或小批量以铣削或插销为主，批量生产以拉削为主。内花键加工没有外花键容易，尤其是盲孔内花键加工难度更大，因盲孔内尺寸限制，插刀径向尺寸受限，轴向尺寸偏长，细长插刀刚性差，插削时插刀易产生弹性变形，只能用小插削量反复微量径向进刀，才能完成成形切削。插削制作因刀具结构限制，造成加工效率低，加工精度和花键齿面表面粗糙度不易达到技术要求等问题。随着工业技术的向前发展，对机械传动部件的工况要求越来越复杂，如结构形式和尺寸变化多、材料硬度越来越高等新的变化，使得加工精度好、交付快捷、加工性价比高、可修复性好等成为共同关注的目标。
[0003]矩形花键一般是在轴和孔表面加工多个矩形键槽和与之相对应形状的键槽，矩形花键是键齿两侧面为平行于通过轴线的径向平面的两平面的花键，图1和图2以及图3和图4分别给出了内表面和外表面矩形花键结构的零件示例。矩形花键的特点有：多齿工作，承载能力高，对中性好，导向性好，齿根较浅，应力集中小，轴与毂强度削弱小；另，为了减少磨损、提高使用寿命，多采用硬度较高的材料或通过热处理提高硬度的材料。
[0004]电火花加工方法，不是使用普通刀具来切削工件材料，也不需要在加工过程中施加明显的机械力，而是将电能、热能等能量直接施加到被加工的部位上，从而实现材料去除并达到所需的形状尺寸和表面质量要求的加工方法。因此，电火花加工技术有如下特点：
⑴“
以柔克刚”。加工时，工具电极与工件材料不接触，两极间基本没有宏观机械作用力，因此能用“软”的工具电极加工“硬”的工件。
[0005]⑵“
精密微细”。由于脉冲放电的能量密度可精确控制，两极间又无宏观机械作用力，因此，可实现表面粗糙度值低、尺寸精度高的精密加工。
[0006]⑶“
仿形逼真”。直接利用成形工具电极进行加工，并将其形状复现在工件上。同时，用简单的进给运动就可以加工复杂的多维曲面工件。现代化计算机技术的应用使加工工件的仿形更加逼真。
[0007]综上所述，在众多的加工工艺技术中，采用电火花加工技术不仅能够方便的实现结构形式多样、尺寸范围变化广、材料硬度高的矩形花键的加工，而且能够得到高的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度的要求。
[0008]但是，现有技术中使用电火花加工中，尤其是对于内花键的加工中所用的工具电极和加工方式还是存在问题的。现有技术中的一种方案是，首先制作与要加工的内花键孔
的形状相对的外花键形状的电极，用这种电极对于坯料沿轴向进给加工内花键。这种方案的问题是，不同规格尺寸的花键，需要制作与之相对应的不同规格尺寸的工具电极。现有技术中的另一种方案是，使用电极丝进行加工，加工中，首先要在坯料的端面上绘制花键形状，然后在花键形状的轨迹上打一个轴向穿孔，将电极丝穿过该穿孔，然后在编制的线切割程序下，用电极丝沿着花键形状的轨迹进行电极丝的切割。这种方案要编制线切割程序，过程复杂，整个加工过程中，使用一根电极丝沿轴向将与内花键形状匹配的整个材料切割下来，该方法的加工过程缓慢，效率低，成本高。
[0009]如何能够即保证加工的精度和效率，还能够适应加工各种规格尺寸的花键，是现有技术中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于解决现有技术的问题，提供一种内外花键电火花加工用组合电极的制作方法，另一个目的是提供用所述制作方法制作的组合电极。通过所述方法制作的组合电极可以高精度、高效率地加工各种规格尺寸的内花键和外花键。
[0011]本专利技术的再一个目的是提供使用所述组合电极加工内外花键的方法。
[0012]本专利技术的目的是这样实现的：一种内外花键电火花加工用组合电极的制作方法是：步骤1：制作组合电极的各个零部件A.加工电极安装杆：通过一根柱状棒料制作电极安装杆，其一端制成与机床主轴连接的连接端，其另一端制成电极连接端，即，在该电极连接端的端面上制成一轴向的中心孔，在该中心孔的底面上加工出一个连接结构，在该中心孔的靠近孔口的孔壁上，沿周向分布地开设若干径向的穿孔构成电极安装孔，该电极安装孔的下部为圆柱壁面，上部包括两个与垂直于轴向的竖直孔直径对称的两个斜面，在该电极连接端的端面上还加工若干螺孔，各个该螺孔轴向地分别与各个所述电极安装孔连通；B.加工圆柱电极：加工若干长度和直径相同的圆柱体，在各个圆柱体的一端根据要加工的内或外花键的种类和规格加工出相应的端头形成电极加工端；C.加工电极定位芯轴，使得其具有这样的结构：其上具有一与电极安装杆的连接结构匹配的可拆连接结构，使得电极定位芯轴固定在电极安装杆的中心孔中；步骤2：组装组合电极将电极定位芯轴通过其上的可拆连接结构和电极安装杆上的连接结构固定在电极安装杆的中心孔中；将圆柱电极插设在电极安装杆的电极安装孔中，位于所述中心孔内的一端抵在电极定位芯轴上，再从螺孔中旋入锁紧电极顶丝，使得各个圆柱电极抵顶贴实电极安装孔的由对称的两个斜面构成的上顶面进行轴向定位；针对加工内花键，各个圆柱电极的电极加工端置于所述中心孔外面，另一端抵顶电极定位芯轴；或者，针对加工外花键，各个圆柱电极的电极加工端抵顶电极定位芯轴，固定好圆柱电极之后，将电极定位芯轴从电极安装杆上拆下；步骤3：组合电极包络圆在机修整
针对内花键加工组合电极，制作一柱状修整块，修整块在其轴向加工一内孔，该内孔的孔径为组合电极要求的包络圆直径加上一个余量，或者，修整块上内孔尺寸大于内花键定位芯轴轴径加2倍的圆柱电极长度加一个余量，内孔的高度应大于圆柱电极直径加2mm余量；将该修整块固定在机床台面上；或者，针对外花键加工组合电极，修整块为一柱体，该柱体的外径小于组合电极要求的包络圆直径加一个余量，或者，修整块的外径为外花键定位芯轴轴径减一个余量；将修整块固定在机床的工作台上，将步骤1和步骤2做好的组合电极通过电极安装杆固定在机床主轴上联电，组合电极与修整块的内孔或圆柱体的轴线偏心设置；将组合电极插设在所述修整块的内孔中，或者将组合电极的各圆柱电极围绕的孔插在修整块的圆柱体上；利用电火花成形机床的在机反拷贝功，令修整块按照组合电极的所述包络圆的轨迹行走，对组合电极的各个圆柱电极进行在机修整。
[0013]优选地对于加工内花键，圆柱电极的外部加工端的包络圆直径大于内花键齿根圆直径，其差值为1
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4m，或者，对于加工外花键，圆柱电极的内部加工端的包络圆纸浆大于外花键齿顶圆直径，其差值为1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内外花键电火花加工用组合电极的制作方法，包括如下步骤：步骤1：制作组合电极的各个零部件A.加工电极安装杆：通过一根柱状棒料制作电极安装杆，其一端制成与机床主轴连接的连接端，其另一端制成电极连接端，即，在该电极连接端的端面上制成一轴向的中心孔，在该中心孔的底面上加工出一个连接结构，在该中心孔的靠近孔口的孔壁上，沿周向分布地开设若干径向的穿孔构成电极安装孔，该电极安装孔的下部为圆柱壁面，上部包括两个与垂直于轴向的竖直孔直径对称的两个斜面，在该电极连接端的端面上还加工若干螺孔，各个该螺孔轴向地分别与各个所述电极安装孔连通；B.加工圆柱电极：加工若干长度和直径相同的圆柱体，在各个圆柱体的一端根据要加工的内或外花键的种类和规格加工出相应的端头形成电极加工端；C.加工电极定位芯轴，使得其具有这样的结构：其上具有一与电极安装杆的连接结构匹配的可拆连接结构，使得电极定位芯轴固定在电极安装杆的中心孔中；步骤2：组装组合电极将电极定位芯轴通过其上的可拆连接结构和电极安装杆上的连接结构固定在电极安装杆的中心孔中；将圆柱电极插设在电极安装杆的电极安装孔中，位于所述中心孔内的一端抵在电极定位芯轴上，再从螺孔中旋入锁紧电极顶丝，使得各个圆柱电极抵顶贴实电极安装孔的由对称的两个斜面构成的上顶面进行轴向定位；针对加工内花键，各个圆柱电极的电极加工端置于所述中心孔外面，另一端抵顶电极定位芯轴；或者，针对加工外花键，各个圆柱电极的电极加工端抵顶电极定位芯轴，固定好圆柱电极之后，将电极定位芯轴从电极安装杆上拆下；步骤3：组合电极包络圆在机修整针对内花键加工组合电极，制作一柱状修整块，修整块在其轴向加工一内孔，该内孔的孔径为组合电极要求的包络圆直径加上一个余量，或者，修整块上内孔尺寸大于内花键定位芯轴轴径加2倍的圆柱电极长度加一个余量，内孔的高度应大于圆柱电极直径加2mm余量；将该修整块固定在机床台面上；或者，针对外花键加工组合电极，修整块为一柱体，该柱体的外径小于组合电极要求的包络圆直径加一个余量，或者，修整块的外径为外花键定位芯轴轴径
‑
一个余量；将修整块固定在机床的工作台上，将步骤1和步骤2做好的组合电极通过电极安装杆固定在主轴上联电，组合电极与修整块的内孔或圆柱体的轴线偏心设置；将组合电极插设在所述修整块的内孔中，或者将组合电极的各圆柱电极围绕的孔插在修整块的圆柱体上；利用电火花成形机床的在机反拷贝功，令修整块按照组合电极的所述包络圆的轨迹行走，对组合电极的各个圆柱电极进行在机修整。2.根据权利要求1所述的组合电极的制作方法，其特征在于：对于加工内花键，圆柱电极的外部加工端的包络圆直径大于内花键齿根圆直径，其差
值即余量为1
‑
4mm，或者，对于加工外花键，圆柱电极的内部加工端的包络圆直径大于外花键齿顶圆直径，其差值即所述余量为1
‑
2mm；圆周面的尺寸、圆柱度和同轴度满足设计要求，完成所需尺寸的组合电极制作；和/或，在步骤1之前，根据矩形花键零件键槽尺寸，包括键槽的深度和宽度，设计出定位芯轴，设定电极安装杆的轴径、电极安装孔的尺寸和数量，设计出圆柱电极，并加工制作。3.根据权利要求1或2所述的组合电极的制作方法，其特征在于：在步骤1中，在加工电极安装杆中，中心孔的底面上的所述连接结构，是一个螺孔，对应地，所述电极定位芯轴上轴向设有一中心孔，通过一固定芯轴螺钉将电极定位芯轴固定在电极安装杆的中心孔中，这一结构针对加工内花键的组合电极上设置；或者，是一个光孔，该光孔与所述电极定位芯轴上的与电极安装杆连接的连接段构成过渡配合，这一结构针对加工外挂件的组合电极上设置；和/或，在加工电极安装杆中，所述电极安装孔在同一个水平高度上，其直径大于圆柱电极的直径，锁紧电极顶丝将圆柱电极顶起使其上表面压抵在电极安装孔的顶面上；和/或，所述电极安装孔的下半部为半圆的圆柱壁面，上半部的两个斜面之间的夹角是90
°
；或者，上部的两个斜面夹角是60
°
，或者是120
°
；圆柱电极被顶起后，上表面抵在两个斜面上；和/或在两个斜面之间设计出一个退刀槽；和/或，所述圆柱电极的加工端的形状与要加工的花键的相应形状相匹配，其是圆柱形状，对应加工矩形内花键的键槽；或者是带有锥面的圆台形状，对应加工矩形外花键两个键齿之间的键槽；或者是相对于圆柱电极的中心轴面对称设置的两个斜面构成三角形状，对应加工三角形花键，或者是渐开线形状，对应加工渐开线花键；和/或，所述电极安装杆的中心孔的孔径与电极定位芯轴的轴径为动配合；和/或，在加工圆柱电极中，利用圆柱电极的外圆柱面夹持并固定在工作台上，找正外圆柱面的侧向母线上母线水平与垂直方向；和/或，在步骤3中，所述修整块的内孔或外径与所述组合电极的包络圆之间的余量为1
‑
4mm；和/或，所述修整块的材质为铜钨合金；和/或，所述修整块的上下底面的平行度≤0.02mm；和/或，所述修整块的内孔或圆柱体的圆柱度≤0.01mm；和/或，所述修整块的内孔与上平面的垂直度≤0.01mm。4.根据权利要求3所述的组合电极的制作方法，其特征在于：所述电极安装杆的中心孔的孔径与所述电极定...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立光，李金廷，徐彩丽，张世富，闫翔龙，吴如友，李星宇，徐颜伟，王森，王彬，刘伟飚，何威，
申请(专利权)人：北京迪蒙数控技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：