沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)我廠(chǎng)在進(jìn)口線(xiàn)切割機(jī)床上采用φ0．25mm的沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)電極絲加工m1．0～0．5的小模數(shù)漸開(kāi)線(xiàn)環(huán)規(guī)及小內(nèi)徑三角花鍵環(huán)規(guī)時(shí)，一直存在以下工藝難點(diǎn)：
　　(1)為保證環(huán)規(guī)成品的表面質(zhì)量，線(xiàn)切割時(shí)需預(yù)留一定余量，然后用與環(huán)規(guī)齒形有一定間隙的外齒形芯軸進(jìn)行研磨。為避免研磨時(shí)在齒頂產(chǎn)生干涉，一般需在齒頂切出沉割槽。在加工m1．0以上的漸開(kāi)線(xiàn)環(huán)規(guī)時(shí)，由于齒頂寬度足夠，可以在兩尖角上切出兩個(gè)圓弧沉割(見(jiàn)圖1a)，圓弧直徑比電極絲直徑略大即可。但對(duì)于小模數(shù)環(huán)規(guī)，由于齒頂很窄(0．20～0．40mm)，不可能切出兩個(gè)沉割，只能改沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)用圖1b所示方式切割。在實(shí)際加工中，由于環(huán)規(guī)精度要求很高，需要采用3遍以上的切割工藝(如E2、E7、E10或E2、E7、E7、E10)。但是，當(dāng)編好程序在機(jī)床上執(zhí)行繪圖指令時(shí)，從機(jī)床顯示屏上看到，程序往往不按設(shè)計(jì)路線(xiàn)繪圖，而是繪出如圖1c及圖1d所示的加工路徑。當(dāng)加工m0．5的環(huán)規(guī)時(shí)，甚至只切割1遍也不能按設(shè)計(jì)路線(xiàn)繪圖。圖1　　(2)在加工m0．75或m1．0的環(huán)規(guī)時(shí)，為減少總偏置量，可以采用二次合成的方法，即按原程序ISO文件生成切割程序1及程序2，程序1工藝采用E2、E7，程序2工藝采用E7、E10，首先執(zhí)行程序1，在切完第1遍沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)即E2后，立刻停止，取消程序1的執(zhí)行，然后在同一起割點(diǎn)執(zhí)行程序2。但是，采用這種方法切出的沉割槽寬度約為0．5～0．6mm(見(jiàn)圖2)，由于齒頂變寬，齒形有效長(zhǎng)度縮短，對(duì)環(huán)規(guī)使用時(shí)的準(zhǔn)確性有一定影響。圖2　　若用較細(xì)電極絲(如φ0.15mm或φ0.10mm)加工，則以上兩種情況可有所改善，但細(xì)直徑電極絲加工速度較慢，在加工狀態(tài)不好(如材料較厚)時(shí)容易斷絲，不但增大加工成本，而且更換相當(dāng)麻煩(需重新調(diào)整機(jī)床)。加之我廠(chǎng)現(xiàn)有設(shè)沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)備使用的是φ0．25mm電極絲，如另購(gòu)細(xì)電極絲配套設(shè)備，需投資4萬(wàn)元左右。
　　我們經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，終于在原有設(shè)備基礎(chǔ)上解決了以上兩個(gè)問(wèn)題。經(jīng)分析，產(chǎn)生問(wèn)題(1)的原因主要是編程時(shí)CAD系統(tǒng)繪制漸開(kāi)線(xiàn)是采用分段圓弧代替，分段數(shù)越多，則理論誤差越小。我們采用的編程系統(tǒng)齒形分段數(shù)可設(shè)置為0、1、2、3…等，對(duì)應(yīng)的分段數(shù)為2、4、6、8、16…等，為保證加工精度，我們通常設(shè)置為1或2，而對(duì)于小模數(shù)環(huán)規(guī)，如分段數(shù)過(guò)多，則每段圓弧長(zhǎng)度很短(比電極絲直徑短得多)，而相鄰圓弧段的曲率中心卻相距較遠(yuǎn)，這樣，在執(zhí)行程序時(shí)，當(dāng)前一段圓弧指令執(zhí)行完后，電極絲所在位置已在沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)下一段圓弧的中間某處，因此，從該處執(zhí)行完第二段圓弧指令后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以為該指令未完，而繼續(xù)劃圓，從而繪成了一個(gè)整圓，然后執(zhí)行第三段圓弧指令，最后就繪出了圖1c所示的“毛線(xiàn)團(tuán)”形狀。實(shí)際上，由于分段數(shù)最小可設(shè)置為0，即單邊齒形只由兩段圓弧組成，而對(duì)于小模數(shù)環(huán)規(guī)，當(dāng)分段數(shù)為0時(shí)其理論誤差已小于0．001mm，因此不必設(shè)置更多分段數(shù)來(lái)提高理論精度。通過(guò)改變分段數(shù)設(shè)置后，圖1c的情況不再發(fā)生。圖1d的情況原理沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)相同，因?yàn)樵诖_定齒形參數(shù)時(shí)外徑須預(yù)先給定，所以按圖1b方式確定沉割時(shí)，沉割頂也為一段很短的圓弧，其直徑與外徑相同，由于圓弧長(zhǎng)度太短，不夠數(shù)遍放電的總偏置量，因此在執(zhí)行完這一圓弧指令后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也認(rèn)為指令未完而繼續(xù)繪出一個(gè)整圓，由于其直徑等于外徑且圓心重合，所以形成了繪一個(gè)齒則繪一遍外徑這樣一條“加工路徑”，最后的切割結(jié)果無(wú)疑是一個(gè)直徑等于外徑的圓孔(實(shí)際上由于多次加工同一表面，該孔直徑應(yīng)比外徑略大)。確定原因后，在繪圖時(shí)可先繪一齒，然后把沉割頂部圓弧(即相當(dāng)于外徑的一段圓弧)刪掉，改用直線(xiàn)連接沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)兩個(gè)端點(diǎn)即可。經(jīng)這樣處理后，以前在加工m1．0環(huán)規(guī)時(shí)可能出現(xiàn)的路徑混亂情況得到了解決，即使在加工m0．5環(huán)規(guī)時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)上述問(wèn)題。
　　對(duì)于問(wèn)題(2)，即沉割寬度遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)尺寸，使齒形有效長(zhǎng)度縮短，通過(guò)在機(jī)床顯示屏上繪圖，發(fā)現(xiàn)齒頂沉割的切割路徑是交叉完成的，如圖3所示。圖3　　在切左邊的沉割時(shí)，由于總偏置量較大，電極絲只能走到右邊進(jìn)行切割，而切右邊沉割時(shí)電極絲又只能走到左邊切割，這樣一來(lái)，由于在左、右位置均超出了沉割槽的范圍，再加上放電量，就使切出的沉割槽變大了。不過(guò)，由于結(jié)果可通過(guò)機(jī)床顯示屏繪圖顯示出來(lái)，即只要發(fā)現(xiàn)沉割槽處出現(xiàn)交叉線(xiàn)，即要確定加工出的沉割必然大。對(duì)此，可采用如下方法解決：首沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)先繪制兩個(gè)齒形參數(shù)相同的圖形，但沉割不一樣，其中一個(gè)沉割寬度定為0．36mm左右，另一個(gè)則為0.28～0.30mm，繪制好后分別命名并生成ISO程序，在機(jī)床上將第一個(gè)程序按E3工藝生成切割文件(因E3比E2放電量略小，但加工質(zhì)量穩(wěn)定)，把第二個(gè)程序按E7、E10工藝生成切割文件。切割前，先執(zhí)行第一個(gè)切割程序，但應(yīng)預(yù)先把用戶(hù)參數(shù)(USERPARAMETERS)中的CLE值由0改為0．03，這是為了在齒形上留出下一個(gè)程序的切割量，同沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)時(shí)沉割的實(shí)際切割尺寸也變小(約0．30mm)，然后在機(jī)床顯示屏上可以看到，繪出的沉割幾乎變成了一條直線(xiàn)，即切入和切出路徑幾乎相同(見(jiàn)圖4)，這樣就可以獲得用φ0．25mm電極絲加工的最小沉割了。在切完第一個(gè)程序后，應(yīng)立即把用戶(hù)參數(shù)中的CLE值改回為0，然后執(zhí)行第二個(gè)程序。第二個(gè)程序在繪圖時(shí)雖然沉割處仍為交叉線(xiàn)，但由于E7及E10工藝為精加工，放電量很小，因此對(duì)第一個(gè)程序加工好的沉割不會(huì)有什么影響，只是把齒形上的沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)留量切割完。圖4　　我們采用上述方法分別加工了幾個(gè)m0．75和m0．5的漸開(kāi)線(xiàn)環(huán)規(guī)及小內(nèi)徑三角花鍵環(huán)規(guī)，經(jīng)測(cè)量，沉割槽寬度在0．28～0．32之間，僅相當(dāng)于原方法加工的一半(某些環(huán)規(guī)的設(shè)計(jì)齒頂寬度可小到0．20mm，但由于設(shè)計(jì)時(shí)即加大了齒形有效長(zhǎng)度，因此這樣的沉割量并不影響使用要求)，且齒形精度及等分誤差均符合要求，而且由于加工沉割時(shí)切入及切出幾乎為同一路徑，所以加工時(shí)間縮短很多。需要注意的是，執(zhí)行切割前沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)應(yīng)把用戶(hù)參數(shù)中的COE設(shè)置成1，使之允許帶錯(cuò)運(yùn)行，否則在加工和繪圖時(shí)，機(jī)床會(huì)多次顯示“E103：Reversed line x…”并停機(jī)，這并非程序或操作錯(cuò)誤，而是由于圖形太小，使得某些編程路沈陽(yáng)第一機(jī)床廠(chǎng)徑的線(xiàn)段在偏移后反向。把COE設(shè)置為1后可繼續(xù)加工，并不影響精度要求。

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