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      高精度窄槽的電火花加工

      2013-09-10 04:09:24郭春林邵清秋
      電加工與模具 2013年3期
      關(guān)鍵詞:尖角錐度電火花

      郭春林,周 鵬,邵清秋,吳 海

      (中航工業(yè)貴州紅林機(jī)械有限公司工模具分廠,貴州貴陽(yáng) 550009)

      某外貿(mào)產(chǎn)品的電火花加工工序見圖1,要求加工1.295 mm×0.864 mm 的方槽1 個(gè),加工1.295 mm×1.778 mm 的方槽2 個(gè),尺寸公差均為±0.025 mm,槽的外圓對(duì)稱要求<0.05 mm,錐度要求<0.02 mm,表面粗糙度Ra 0.8 μm,尖角要求<R0.18。該零件具有形狀要求嚴(yán)、尺寸精度高、表面粗糙度要求高的特點(diǎn),加工難度較大。在前期加工中存在尺寸不穩(wěn)定、圓角大、錐度大(>0.07 mm)、電極損耗大等問題,無(wú)法滿足生產(chǎn)要求。

      圖1 零件圖

      1 加工工藝方案分析與改進(jìn)

      在前期加工中,零件存在錐度大、表面粗造度差的問題,通過分析認(rèn)為造成這些問題的主要原因是:

      (1)操作者在加工方槽時(shí)采用的是一根電極一次加工完成的方法。由于零件方槽處未進(jìn)行粗加工,操作者采用的加工方式實(shí)際上為穿孔加工,其加工過程中的進(jìn)口和出口放電量變化較大,同時(shí)由于積炭造成的二次放電,導(dǎo)致加工零件錐度大。

      (2)為獲得較高的加工效率,操作者采用了較大的加工參數(shù)(106),在獲得較大放電蝕除量的同時(shí),也使表面產(chǎn)生較深的放電凹坑,從而造成零件表面粗糙度惡化;同時(shí),放電量加大也導(dǎo)致電極本身的損耗增大,尤其在電極的尖角部分損耗更大,使方槽圓角無(wú)法滿足加工要求。

      (3)加工設(shè)備是2005 年采購(gòu)的某高精度電火花加工機(jī)床,其加工過程中的放電量控制主要依靠設(shè)備內(nèi)部的電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。由于設(shè)備使用年限較長(zhǎng),其放電量的控制精度不高,尤其在較大的放電量加工時(shí),其放電穩(wěn)定性不夠,導(dǎo)致加工的零件尺寸不穩(wěn)定。

      根據(jù)上述原因,為保證加工質(zhì)量,同時(shí)兼顧加工效率,確定加工方法為先采用大參數(shù)(108)進(jìn)行粗加工,高效地去除加工余量,將方孔擊穿;然后,再利用小參數(shù)(104)進(jìn)行精加工,確保零件的質(zhì)量和穩(wěn)定性。通過分步加工方式有效地解決了質(zhì)量和效率的問題,在保證質(zhì)量的同時(shí),提高了加工效率。

      2 電極變形控制及其精確定位

      根據(jù)方槽寬度和放電量計(jì)算,電極的尺寸較小,最小尺寸僅0.6 mm 左右,最大尺寸也僅有1.5 mm 左右。此外,該零件的定位基準(zhǔn)為外圓及外圓端面,考慮夾具定位部分的厚度及加工深度,電極的長(zhǎng)度最小應(yīng)不低于6 mm,長(zhǎng)的需要到12 mm。對(duì)于這種細(xì)長(zhǎng)的電極,其加工本身就有一定的難度,同時(shí)還要考慮粗精加工定位的準(zhǔn)確性,其加工難度就更大。為此,從控制電極加工變形和確保粗精電極安裝位置的一致性兩個(gè)方面入手,力求解決這一難題。

      2.1 電極變形的控制

      加工該零件的電極尺寸較小,電極長(zhǎng)徑比均達(dá)到8 倍以上,屬于典型的細(xì)長(zhǎng)電極零件。為了解決電極在加工過程中的變形問題,將電極進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)前后的電極尺寸對(duì)比見圖2。改進(jìn)前,電極工作與夾持部分的過渡區(qū)域?yàn)榧饨?,由于尖角處?yīng)力較集中,在加工過程中極易產(chǎn)生變形,且始終無(wú)法消除變形。根據(jù)R 連接應(yīng)力均勻分散的特性,在電極工作與夾持部分的過渡區(qū)域四周均采用R 連接,有效地解決了尖角應(yīng)力集中造成的變形問題。

      圖2 電極改進(jìn)前后對(duì)比圖

      采用圓角連接后,僅解決了由于電極結(jié)構(gòu)不合理造成的變形,但不難發(fā)現(xiàn)電極夾持部分的直徑為8 mm,工作部分僅為1.5 mm×1.1 mm,且工作部分的切除余量大(>85 %)。為了消除由于切割余量大造成的變形,將前期電極加工中2 次裝夾4 次切割(裝夾一次完成一個(gè)尺寸的粗精加工)的加工過程改為4 次裝夾4 次切割的過程,即裝夾第一次先進(jìn)行1.5 mm 尺寸的粗加工,裝夾第二次進(jìn)行1.1 mm尺寸的粗加工,裝夾第三次進(jìn)行1.5 mm 尺寸的精加工,裝夾第四次進(jìn)行1.1 mm 尺寸的精加工。通過改進(jìn)加工順序,有效地消除了由于加工路線不合理造成的變形。

      通過上述改進(jìn),有效地消除了電極變形,在后續(xù)加工中,電極變形均小于0.01 mm,達(dá)到了加工要求。

      2.2 粗精電極的精確定位

      為實(shí)現(xiàn)零件的粗精加工,需保證粗精加工的電極中心與零件相對(duì)位置的一致性。常規(guī)的電火花加工常采用電極自動(dòng)找正的方式,但由于該電極極細(xì),找正過程中的誤差較大,且該粗、精電極間的余量較?。ǎ?.05 mm),自動(dòng)找正極易造成由于兩電極的位置不重合而出現(xiàn)零件報(bào)廢的現(xiàn)象。為此,設(shè)計(jì)了電極夾持座(圖3)和加工電極用的線切割?yuàn)A具(圖4),兩個(gè)夾具主要依靠高精度定位3R 基礎(chǔ)板,最終實(shí)現(xiàn)電極切割中心位置與電火花安裝中心位置的重合,粗、精兩個(gè)電極的中心位置一致。

      圖3 電極夾持座

      圖4 加工電極用的線切割?yuàn)A具

      3 結(jié)論

      高精度窄槽的電火花加工是電加工中難度較高的工藝,在加工過程中不僅要考慮工藝方法、電極加工及電加工參數(shù)設(shè)置等問題,同時(shí)也要考慮零件材料、電極材料損耗及加工環(huán)境等各種因素對(duì)加工的影響。只有綜合地考慮和實(shí)踐,才能找到合理的參數(shù)和工藝,最終加工出合格的產(chǎn)品。

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