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中航长风小孔加工技术有效提高加工精度
点击次数:1883 发布时间:2011-01-29
 

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、内壁与底面完全垂直的高质量的孔。

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。

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