關于小尺寸高精度型孔的電加工技術探索與研究

陳寶來 郭曉敏

摘要：本文對小尺寸高精度型孔的電加工工藝技術進行分析，從零件的難點分析、加工方法及參數(shù)的摸索等方面，并對其加工工藝進行優(yōu)化與運用，旨在提升小尺寸高精度型孔的電加工技術成熟度。

關鍵詞：高精度;電加工技術;加工參數(shù)

0 引言

XX型孔的加工作為主泵調試的關鍵技術之一，該型孔尺寸的加工不僅關系到主泵的正常調試與交付，而且實現(xiàn)了小尺寸、高精度、多開度型孔的機械加工技術的探索，拓展了電加工技術的應用范圍，為企業(yè)在該工藝技術的應用和相關文件的固化提供了方法支撐，同時提升企業(yè)在小尺寸高精度型孔加工方面的核心競爭力[1]。

1、 技術難點

該零件的型孔尺寸偏大，表面光度差，總體開度也較大。制作該型孔的20倍放大圖，并用20倍的型孔投影與該圖比對發(fā)現(xiàn)型孔形狀與放大圖形狀完全不匹配，經過投影測量，型孔各點尺寸都大于設計尺寸[2]。特別是在1.03±0.02范圍內，型孔寬度偏大，型孔形狀不規(guī)則且型孔總體開度和光度都不能滿足設計要求（經20倍放大型孔形狀觀察，型孔邊緣呈不規(guī)則的波浪狀，且無任何開度）。另外型孔的位置位于扁上，由于扁的厚度較薄，加工時還會造成不同程度的變形。

2、 原因分析及應對措施

通過對零件的了解，需要解決的問題包括：加工方法、設備、工藝路線、工藝參數(shù)等。

2.1 加工方法和加工設備的確定

參考以往的加工型孔的手段和經驗，采用最常用的線切割加工。采用線切割加工型孔需先打預孔，根據(jù)型孔結構分析，預孔應位于型孔的圓弧段，因為型孔尺寸小，公差要求高，且位置要求和對基準的對稱度要求，因此，預孔尺寸應該盡量小，位置要合適，從而可以確保型孔的定位尺寸和對基準的對稱度[3]。電火花機打預孔受電擊極寸的制約，只能打不小于Φ0.5的孔，而打孔機應用的電極為專用電極，其最小的電極直徑為Φ0.3，能夠加工的孔徑約為0.32～0.35之間。因此，選用型號為DD703的打孔機打預孔，從而保證預孔尺寸及位置，如圖1所示：公司現(xiàn)有的線切割設備分快走絲和慢走絲兩種：慢走絲設備能運用的最小鉬絲直徑為0.05mm，快走絲設備能運用的最小鉬絲直徑為0.08mm。

根據(jù)型孔最小處的尺寸分析，鉬絲直徑越小時，所能加工的型孔尺寸就越小。當慢走絲設備的冷卻液打開時，水壓較大，沖擊鉬絲時引起的震動會使型孔表面呈微小的鋸齒狀，由于慢走絲的運絲速度較慢，使電流在零件上作用的時間較長，從而形成電量積累，使型孔尺寸比預期尺寸大。用快走絲加工型孔時，由于冷卻液的沖壓較小，使得鉬絲的震動較小。另外，快走絲的運絲速度較快，電流在零件上的累積作用較小，從而對被加工型孔尺寸的影響也相對較小?？熳呓z運用的鉬絲直徑為0.08mm，當選擇較小的補償和合適的放電間隙時可以實現(xiàn)小尺寸、高精度的型孔加工。

綜上所述，加工XX型孔采用快走設備割型孔，結合公司現(xiàn)有快走絲設備綜合能力，精度最高的快走絲設備為DK7732，該設備可用的鉬絲直徑最小，導輪精度最高，冷卻液的壓力適中，電流、電壓以及功率可調檔位較多，易于操作，且機床穩(wěn)定性較好，因此，采用DK7732進行加工。

2.2 路線與參數(shù)的分析

快走絲設備為數(shù)控自動設備，割型孔時需要設定設備參數(shù)、程序參數(shù)以及其它參數(shù)。據(jù)統(tǒng)計影響型孔加工的參數(shù)有：脈沖、脈寬、頻率、功率、電壓、電流、步速、絲銅轉速、放電間隙、補償、程序循環(huán)次數(shù)、夾具高度、走絲路線和尺寸等。經過對加工過程的分析發(fā)現(xiàn)加工時的運絲速度和鉬絲的緊度影響型孔的光度。而部分機床參數(shù)的選擇和程序參數(shù)的設定將直接影型孔的尺寸，加工時采用的走絲路線圖的形狀應與型孔形狀一致，其尺寸應該以型孔尺寸向內陣列。另外，型孔尺寸、光度和開度還受夾具高度、鉬絲直徑、工人的操作水平以及一些其它的外界因素影響。下面對以上提到的機床參數(shù)、程序參數(shù)以及其他各影響因素和參數(shù)逐一分析。

2.2.1 機床參數(shù)

機床參數(shù)包括：脈沖、脈寬、頻率、功率、電壓、電流、步速、絲銅轉速和放電間隙等。脈沖、電流、電壓、步速、絲銅轉速和放電間隙都是以數(shù)量顯示的可調參數(shù)，而頻率和功率都是以檔位為顯示量的參數(shù)，但是，頻率和功率的高低將直接反映加工零件時放電量的多少，進而決定零件的加工速度和質量，如型孔的光度、尺寸及其穩(wěn)定性等。從能量角度分析，電壓、電流、脈沖可以通過計算來反映功率和頻率，所以電壓、電流、脈沖也影響型孔的光度、尺寸及其穩(wěn)定性等。而絲銅轉速和步速最直接影響的是零件型孔的光度，絲銅轉速和步速過高或者過低都將引起鉬絲的震動，進而導致型孔出現(xiàn)不同程度的凹、凸點，影響型孔光度。關于放電間隙將與鉬絲直徑、補償和走絲路線尺寸一起影響型孔尺寸。

2.2.2 程序參數(shù)

程序參數(shù)主要有補償和程序循環(huán)次數(shù)。程序的循環(huán)次數(shù)就代表了鉬絲走刀的次數(shù)，一般來說，循環(huán)次數(shù)對型孔的尺寸影響不大，但能提高型孔表面的光度，但是XX型孔部分尺寸較小，重復加工時，會造成放電量的累積，從而使型孔尺寸變大，因此在加工時要注意循環(huán)次數(shù)不宜過多。另外，加工時的走絲路線及其尺寸設定也是加工程序的一部分，對于小尺寸的型孔而言，運用線切割加工時的走絲路線圖尺寸也應該盡可能的小，實際上，當該圖形尺寸過小時，鉬絲切割型孔時，極易形成交叉放電的現(xiàn)象，從而使電量在零件型孔表面累積作用，使型孔表面出現(xiàn)低點，影響型孔尺寸和表面光度，并直接影響主泵的供油量。所以，對于加工XX型孔的走絲路線圖設計也必須考慮該問題。

2.2.3 其他因素和參數(shù)

加工型孔時，我們認為型孔尺寸=鉬絲直徑+放電間隙+補償+被切掉的零件基體尺寸，但是，對于XX的型孔在1.03±0.02段尺寸較?。ㄔ撎幮涂讓挾葹?.155±0.01），公差比較嚴，又根據(jù)公司目前擁有的設備的加工能力來看，型孔尺寸=鉬絲直徑+放電間隙+補償，因此鉬絲直徑、放電間隙和補償?shù)倪x擇就至關重要。對于鉬絲直徑的選擇應該盡可能的小，再選擇合適的補償，并調整機床的放電間隙，理論上可以保證XX的型孔在1.03±0.02段的寬度。

3、 結論

通過上述方法改進，將該零件型孔加工的合格率由0%提高至93.62%，保證了產品正常調試與交付。編制了XX產品加工工藝規(guī)程，將電流、電壓、放電間隙、鉬絲直徑、程序循環(huán)次數(shù)以及起刀點納入工藝規(guī)程中，并將割型孔的數(shù)控程序進行了固化，在降低零件加工成本的同時，積累了小尺寸、高精度型孔的加工經驗，且對于提升企業(yè)小尺寸高精度型孔的電加工技術成熟度具有較強的現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1] 徐斌. 深小型孔電解加工技術研究[A]. 中國機械工程學會特種加工分會.第14屆全國特種加工學術會議論文集[C].中國機械工程學會特種加工分會：，2011：4.

[2] 胡常安，杜文波，周銘堯. 大尺寸高精度錐軸工件精加工過程檢測及補償方法研究[J]. 制造技術與機床，2019（01）：144-147.