數(shù)控精密電解（PECM）
——航空發(fā)動機創(chuàng)新制造技術(shù)不可或缺的一部分

埃馬克

兼具優(yōu)質(zhì)高效與低成本的加工方法，是世界各航太制造強國矢志追求的目標(biāo)，特別是對于難加工材料以及復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，加工方法的選擇更成為了實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)的保障。傳統(tǒng)機械切削工藝及電火花加工工藝本身具有某些局限性，如所加工工件的切削殘余應(yīng)力變形問題，加工中產(chǎn)生的溫度對材料的微觀結(jié)構(gòu)造成負(fù)面影響，刀具費用高等。埃馬克推出的多軸聯(lián)動數(shù)控精密電解機床已被航空發(fā)動機制造商用來加工高溫合金、鈦合金、鈦鋁合金的發(fā)動機主要部件，為諸如整體葉盤、單個葉片、擴壓器以及渦輪葉盤的燕尾槽等復(fù)雜3D曲面工件加工提供了最佳工藝解決方案。既可以保證工件加工節(jié)拍大幅提高，又可以在無應(yīng)力加工下達(dá)到高精度，并且基本不產(chǎn)生刀具費用，是航空發(fā)動機創(chuàng)新制造技術(shù)不可或缺的一部分。

埃馬克 ECM 技術(shù)讓生產(chǎn)更趨完美

所謂電化學(xué)加工是一種以電解原理為基礎(chǔ)的加工技術(shù)。加工時，刀具作為陰極和直流電源的負(fù)極連接，工件則作為陽極和電源正極相連。陰極和工件之間在電解液中發(fā)生電荷交換，陽極工件被溶解，這樣不用接觸工件便可對其進(jìn)行定點加工，精密制造出工件的不同輪廓，如環(huán)形通道、直槽和環(huán)形槽等。被電解的工件材料在電解液中沉淀形成金屬氫氧化物。電化學(xué)加工不受工件金屬組織結(jié)構(gòu)的影響，不論是軟金屬材料還是熱處理后的硬金屬材料都能很好地被去除（電解）。采用電化學(xué)方法加工時，工件不需承受熱負(fù)荷，也不會產(chǎn)生機械應(yīng)力。

同時，埃馬克旗下的 ECM 電化學(xué)金屬加工有限公司對該技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，研發(fā)出更為精密可靠的精密電解加工技術(shù)（PECM）。PECM技術(shù)的關(guān)鍵在于如何減小電解液流過的工件和刀具（陰極）之間的加工間隙，以及如何使電解液進(jìn)行充分交換。為了在非常小的加工間隙下保證刀具（陰極）運動時電流的暢通，埃馬克采用了可自由設(shè)置的脈沖電流，通過疊加的電極機械振蕩以盡量提高電解質(zhì)的交換率和再生率，從而有效保證了電解過程的高效和高精密度。

高精、高效、高質(zhì)和低成本

ECM技術(shù)的優(yōu)勢在于可以在非接觸式、不受熱效應(yīng)影響的情況下進(jìn)行加工，且加工過程柔和，不會對工件產(chǎn)生具有負(fù)面影響的機械作用力和熱應(yīng)力，不會改變工件表面的組織結(jié)構(gòu)，也不會影響材料的原始特性。而且采用 ECM 和 PECM 技術(shù)理論上對加工的工具（電極）沒有磨損，重復(fù)定位精度非常高，表面質(zhì)量達(dá)到最佳（可達(dá)Ra0.05μm），不會形成毛刺，無需后續(xù)工藝。

1 飛機發(fā)動機整體葉盤加工示例

整體葉盤是先進(jìn)航空發(fā)動機設(shè)計中一種典型的整體結(jié)構(gòu)部件，其材料多選用先進(jìn)的復(fù)合高溫鎳基合金，傳統(tǒng)的加工工藝很難應(yīng)對這種葉型復(fù)雜、精度高、受切削力后變形大的零部件。因此，尋找更優(yōu)質(zhì)、高效、高精以及低成本的加工方式成為各國航空制造企業(yè)的目標(biāo)。ECM加工技術(shù)作為實現(xiàn)高溫合金整體葉盤加工的重要途徑，現(xiàn)已成為各主要航空發(fā)動機公司研發(fā)的重點技術(shù)。埃馬克電化學(xué)加工機床有限公司憑借其在該領(lǐng)域內(nèi)的多項專利技術(shù)，成為世界上首家為航空發(fā)動機提供ECM電解機床加工整體葉盤的歐洲設(shè)備廠商。

整體葉盤進(jìn)行全套加工時，一般分兩步：第一步用電解法（ECM）進(jìn)行多軸同動粗套料加工，第二步用精密成形電解法（PECM）進(jìn)行多軸同動精加工。埃馬克獨有的模塊化機床設(shè)計可完全根據(jù)用戶的具體情況和需求提供獨立或全套的機床設(shè)備，為用戶提供最佳的電解加工解決方案，幫助用戶實現(xiàn)利益最大化。正如埃馬克最新開發(fā)的PO 900 BF多軸聯(lián)動高頻窄脈沖精密電解加工中心及全套交鑰匙解決方案——從整體葉盤毛坯的初成形葉片套料加工（大量去除材料），初步實現(xiàn)葉片扭曲角度以及葉片輪廓成形套料毛坯到最終葉片型面成形的完整工藝鏈交鑰匙解決方案。其最終葉片型面輪廓精度≤0.06mm，高溫合金材料表面粗糙度Ra≤0.2μm。

2 飛機發(fā)動機單個葉片加工示例

為滿足先進(jìn)航空發(fā)動機設(shè)計要求，單個葉片材料多選用先進(jìn)的復(fù)合高溫鎳基合金或鈦合金及鈦鋁合金材料，傳統(tǒng)加工工藝很難應(yīng)對這種葉型復(fù)雜、精度高、受切削力后變形大的設(shè)計要求。因此，埃馬克電化學(xué)加工機床有限公司推出了PO 100 SF精密數(shù)控單個葉片加工設(shè)備。

表1 埃馬克精密數(shù)控電解單個葉片加工設(shè)備PO 100 SF優(yōu)勢

對比五軸高速銑削機械加工，埃馬克精密數(shù)控電解單個葉片加工設(shè)備PO 100 SF的優(yōu)勢見表1。

3 飛機發(fā)動機渦輪盤燕尾槽加工示例

渦輪盤的燕尾槽一般采用拉削工藝完成，該工藝需要的拉削機床成本昂貴，同時拉刀的磨損也會使生產(chǎn)成本顯著提高。埃馬克PO 600 DM加工技術(shù)卻可以輕松勝任。

通過埃馬克的模塊化數(shù)控多軸聯(lián)動電解加工機床以及先進(jìn)的ECM工藝技術(shù)，可以達(dá)到與拉削工藝相同的加工節(jié)拍，但是其明顯的工藝本身優(yōu)勢決定了埃馬克電解工藝的生產(chǎn)成本大幅度降低。

模塊化設(shè)計 滿足未來發(fā)展

ECM加工技術(shù)配合埃馬克的模塊化概念來配置每臺機床，不僅可以單獨進(jìn)行特定的生產(chǎn)任務(wù)，而且還可在進(jìn)行批量或復(fù)雜的加工生產(chǎn)時，根據(jù)客戶需求將每臺機床進(jìn)行互聯(lián)，達(dá)到高度集成化的生產(chǎn)加工要求?？梢哉f，先進(jìn)的ECM技術(shù)結(jié)合靈活的模塊化設(shè)計以及配合埃馬克獨有的各類技術(shù)創(chuàng)新，如高級礦物機床底座、智能軟硬件接口以及簡單自動化解決方案等，不僅解決了生產(chǎn)復(fù)雜零部件這一大難題，更讓用戶真正體驗到什么是完美高效的生產(chǎn)模式。

如今，中國的航空、汽車制造業(yè)以及其他工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展可謂突飛猛進(jìn)，產(chǎn)品質(zhì)量也在逐漸和國際接軌，而且更多的企業(yè)開始進(jìn)行自主研發(fā)和生產(chǎn)。埃馬克先進(jìn)的ECM/PECM技術(shù)和模塊化設(shè)備，可以為用戶提供量身定制的全套ECM/PECM交鑰匙解決方案，可實現(xiàn)復(fù)雜工件的量產(chǎn)化，完美的表面質(zhì)量、極低的刀具（陰極）磨損率以及高效低成本的加工。埃馬克先進(jìn)的ECM/PECM加工技術(shù)極大地迎合了中國制造業(yè)市場發(fā)展的需求，為其達(dá)到世界水平提供了重要的技術(shù)理論和加工設(shè)備。