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什么是小孔的电火花加工?
 
 
 
       小孔加工也是电火花穿孔、成形加工的一种。一般认为小孔的直径范围是0.1~2mm之间,加工面积小、深度大,深径比达20以上;小孔加工均为盲孔加工,排屑困难。
小孔加工由于工具电极截面积小,容易变形;不易散热,排屑又困难,因此电极损耗大。工具电极应选择刚性好、容易矫直、加工稳定性好和损耗小的材料,如铜钨合金、钨丝、钼丝、铜丝等。加工时为了避免电极弯曲变形,还需设置工具电极的导向装置。
为了改善小孔加工时的排屑条件,使加工过程稳定,常采用电磁振动头,使工具电极丝沿轴向振动,或采用超声波振动头,使工具电极端面作轴向高频振动,进行电火花超声波复合加工,可以相对提高生产率。如果所加工的小孔直径较大,允许采用空心电有(如空心紫铜管或黄铜管),则可以用较高的压力强迫冲油,加工速度将显著提高。如果机床主轴有旋转,则除可提高加工速度外,还可提高加工小孔的圆度。
在主轴能旋转的电火花机床上,可采用反拷加工圆度和垂直度很高的电极,再用此电极加工小孔,要点如下。
(1)电极材料  常用的材料有紫铜、黄铜、铜钨合金细杆和较粗的钨丝和钼丝等。
(2)电极的反拷加工  机械加工制造直径很小的细长电极很困难,电火花反拷加工是一种行之有效的工艺。在电火花机床上用一块长约50mm、厚5mm耐电火花腐蚀的铜钨合鑫或硬质合金块作为反拷电极块,其工作面必须磨过,并校正到与坐标与方向平行。要反拷的电极夹在主轴夹头内,可随主轴旋转和上下运动。然后用图中方法进行粗拷、开空刀槽和精拷加工。粗加工余量以0.2~0.3mm为为宜;精加工余量以0.02~0.05mm为宜,在要求高一些的场合,还应进行超精反拷加工,加工余量为5~10μm,Ra值<0.32μm。
(3)加工方法  小孔电火花加工规准的选择,主要根据孔径、精度、深度、机床条件等因素综合考虑。一般采用一挡规准加工到底,只是在孔径发生变化时才转换规准。
对于孔径大于1mm的孔,如果加工之前没有预孔,可用铜管作电极打出预孔,对于孔径小于1mm的小孔,用实心电极加工时,可以把电极拷扁,以利排屑。所谓拷扁,就是将电极圆周沿轴向拷掉一部分,在加工时主轴回转,由于保持了一个直通外界的扁口通道,可以使排屑通畅,加工稳定。拷扁部分一般为直径的1/6~1/8,太小效果不明显,太大则电极刚度不好,损耗增大。
为了减少孔的锥度,在加工孔通后,可使工具电极继续上下“珩磨”几次,直到不放电为止。
小孔加工一般采用RC线路脉冲电源较好。线路简单,单个脉冲能量可以做得很小,且瞬时放电的峰值电流较大,抛出材料气化百分比和抛出力较大,可以得到较好的表面粗糙度和加工稳定性。用晶体管脉冲电源时,脉冲宽度应小于10~5μs,峰值电流在5~1A之间,选择正极性加工(紫铜电极)。虽然电极损耗比较大,但对通孔而言,可以多进给一段距离进行修光。
(4)加工实例
1)工件名称  飞机发动机喷油嘴加工。
2)工件准备  工件材料为CrWMn钢,其喷嘴形状尺寸如图所示。喷油嘴小孔结构如图所示。这种油嘴一般有2~6个喷油孔,孔径为φ0.1~0.3mm,孔的尺寸偏差在±0.02mm范围内,孔壁加工表面粗糙度Ra值1.25~0.32μm范围内,孔深一般在2mm左右,孔在周围长分布偏差为±0.05mm。
3)电有的技术要求  可直接选取φ0.1~0.3mm的钼丝,经过矫直,去掉弯曲部分才能使用,钼丝的装夹可直接使用0.08~0.30mm的弹簧卡头。钼丝的校正,可选用导向器导向,保证钼丝与工件轴心线的垂直度,其导向部分应为绝缘材料如玻璃管、空心绝缘棒或人造宝石等。工件的固定需作专用胎具,如喷嘴顶尖涨胎等。
4)加工规准  使用D6120电火花穿孔机床,RC线路脉冲电源。
5)加工效果  与高速机械钻孔相比较,见下表。
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