中航长风小孔加工技术有效提高加工精度

电火花放电加工在普遍用于工业生产的同时，小孔加工技术被硬质材料（如模具钢、工具钢等）应用加工时，所加工出来的孔都具有一定功能性。从顶部到地面孔的精度是不同的，对于大多数电火花小孔技术来说，很常见的一个问题就是加工的孔会形成锥型，也是我们所说的“弹头型”。

低压控制电源

为了消除孔的“弹头型”现象，模具制造商在采购高速小孔EDM钻床时需要仔细考虑一些相关因素，并非是关注电极本身，更需要注意的是如何控制电源将金属材料腐蚀（图1）。

                                              
图1 这台设备的控制电源未使电极产生“弹头型”变化，可以加工出表面清洁的孔，
并且能够快速放电

在采用电火花小孔加工时，如果使用不超过35V的低压来腐蚀金属，反而是值得推荐的。这种低压控制电源可以在电极低损耗的情况下实现高速加工，另一个优点是可以使用一般的自来水冷却，去离子水则可另作他用。所有这些特点都可以保证机床在2in（1in=25.4mm，下同）厚的D2材料上完成15个直径0.040in孔的加工后，仅消耗一个电极（图2）。

图2 在EDM钻孔加工中正确选择电源与加工速度的配合是非常重要的

选择正确的电源系统可以保证电极的端面很平整，同时保证加工出来的在电极放电时孔的底面清洁。

大多数EDM钻孔加工时使用的是100V的电压，电压超额约300%的情况下，会使许多电面变成“弹头型”。使用低压控制电源可以放电更充分，孔壁更加垂直，侧边误差更小，而且可以保持电面平整。电极材料损耗也会降低，一般情况下会降低25%~30%。

例如，在17-4型不锈钢上钻孔，孔径为0.027in，孔深0.035in，使用低压电源的EDM钻床在8s内完成钻孔加工，电极材料损耗为25%。一个16in长的电极可以加工150个孔，另外在孔壁上会有12~15μm的电火花白层，作业所允许的zui大厚度为20μm，使用低压电源可以将侧边误差降至zui低。

与冲床的比较

使用CNC 电加工（EDM）冲床车间可以加工出质量更好的孔，但是使用冲床需要花费更多的资金和时间用来完成部件的加工（图3）。例如，一套EDM钻床的花费约是25000美元，相对于CNC 电加工（EDM）冲床来说zui初的投入则需要约95000美元。尽管电加工（EDM）冲床在多数情况下是非常好的工具，但是在公差要求不是很苛刻的条件下，使用EDM钻床或许是更明智的选择。 使用冲床进行钻孔加工可以使孔的精度更高，但是却需要额外花费大量的金钱和时间。

图3 在使用EDM技术钻孔时，使用冲床则是*正确的选择

操作要求

车间在进行小孔EDM加工时首先要仔细阅读操作要求，认真掌握用来完成操作的指令。如果加工孔径在0.012~0.12in范围内，EDM钻床可以满足要求。对于高质量要求，如果微型孔模具选择EDM冲床来完成操作。

大多数小孔加工仅用EDM钻床通过电火花加工 （EDM技术） 即可以完成操作。

而如何定义这些小孔呢？一个加工精致的孔？一个微孔？如果正在进行的是刀具冷却孔、注射喷嘴孔或其他燃料注入系统的加工，孔径约为0.025in，那么EDM钻床则是*的选择。

从激光加工回归

近年来，加工车间普遍购置了激光加工机，而很多用户则将EDM钻床作为备用设备。但是，当遇到如金属碎屑、孔洞质量不均匀等问题时，一些用户会重新把EDM钻床作为孔加工的方法。

在零件的生产过程中，无论是加工喷气涡轮机叶片上的冷却孔，还是注射器喷嘴上的孔，原来一些使用激光加工机的用户又重新开始使用EDM小孔钻床，因为这样可以更好的保证加工质量的稳定性。在采用激光加工后，在工件的背面和底部会产生大量的“热积瘤”和金属碎屑，这样就无法加工出圆度标准、内壁与底面*垂直的高质量的孔。

另外，EDM钻床可以使车间加工±0.005in深的盲孔。而使用其他技术加工有深度要求的盲孔时，无法实现孔的底面与开口处半径一致。正确使用EDM钻床可以加工出上千个有一定孔深要求和底面尺寸符合要求的孔，如果zui后几个孔的底面孔径有微小的收缩，那也是十分合理的。

大多数客户的要求是速度、精度、工具寿命，以及成本，低压EDM钻床在小孔加工中可以满足范围很大的需求，现在我们需要研究的是将这种加工工艺实现自动化的可能性。