三坐標電火花成型機自動換刀功能實現

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

三坐標電火花成型機自動換刀功能實現

吳 玉

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

電火花成型加工工藝是一種新型的加工工藝，本文通過設計制造簡電極組件、夾具及編制加工程序，實現機床的自動“換刀”功能，以提高零件的加工效率及降低加工成本。

電火花成型加工；換刀；程序；夾具；電極

1 電火花成型加工原理及特點

電火花成型加工的原理是基于工具和工件（正、負電極）之間的脈沖性火花放電時的電腐蝕現象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質量預定的加工要求。電火花成型加工能加工高熔點、高硬度、高強度、高純度、高韌性的各種材料。

2 電火花成型機床

使用的電火花成型機床為瑞士產阿奇夏米爾ROBOFORM23P， 主要技術參數如下：

最大工作電流：64A；

工作臺寬（W）：32"/812.8mm；

工作臺長（L）：20"/508mm；

X軸行程：13.8"/350.5mm；

Y軸行程∶9.8"/248.9mm；

Z軸行程∶9.8"/248.9mm；

3 零件及加工方案選擇

加工零件為圓柱管形零件，零件材料為高溫合金。加工部位為零件內圓表面上的兩個呈180°對稱的槽。槽具有較嚴格的空間尺寸及位置公差及極小內拐角尺寸（拐角尺寸R0.5）要求。使用常規機械銑削加工方法難度非常大。根據零件特點，加工方案采用電火花成型加工，通過自制一電極架同時裝夾粗電極和精電極，在機床上通過數控程序實現自動換刀功能，同時完成兩槽的加工。

4 電極設計

根據放電加工原理，可以說任何導電材料都可以用來制作電極。但在生產中應選擇放電損耗小、放電過程穩定、生產效率高、機械加工性能良好、來源豐富、價格低廉的材料作電極材料。目前在型腔加工中應用最多的電極材料是石墨和紫銅。結合實際的生成產本及車間現有的生產加工條件，采用紫銅作為本次加工的電極材料。

由于零件加工部位是2個呈180°對稱分布的槽。所以分別做一個雙加工面的粗、精加工電極，電極沿兩個槽的方向有兩個加工型面，通過X軸方向進行兩個槽的粗、精加工，通過Y軸方向實現粗、精電極切換，即換刀功能。

電極（加工內腔）的尺寸計算公式為：a=A-2δ，b=B+2δ，c=C，r=R-δ， 以上公式中a、b、c、r為電極尺寸，A、B、C、R為加工型面尺寸，δ為放電間隙。經試驗得出，粗加工粗糙度為Ra12.5，放電間隙δ1＝0.1mm。精加工粗糙度為Ra3.2，放電間隙為δ2＝0.075mm。槽寬為15.11mm，R＝0.51mm，精加工余量為0.2mm。由以上公式可以計算出，粗加工電極尺寸：寬度a1＝15.11-2*0.1+0.2*2＝ 14.5mm； 半 徑：r1＝0.51-0.1-0.2＝0.21mm；精加工電極尺寸；寬度a2＝15.11-2*0.075＝14.8mm；半徑：r2＝0.51-0.075＝0.435mm；本次加工粗電極L1＝50mm，精電極L2＝50mm

5 零件加工

5.1 加工程序編制

本零件采用手工編制加工程序，加工程序程序清單如下（部分）：

PM/17092；程序號17092

---------精加工槽1--------

COORD/METR；編程單位為公制mm

AUXF/22

TECHNO/F，17092；調用銅（電極）鋼（工件）精加工工藝文件

FLUSH/LL，1，LR，1；側面沖液開啟

FLI/0

L1=-22.74+0.022；定義編程精加工槽1精加工深度。

AXE/X；選擇加工軸X軸

FROM/X，-17，Y，0，Z，0；定義編程精加工槽1初始位置

AUXF/32

DOWN/L，L1，H，-0.295，E，373；精加工槽1

DOWN/L，L1，H，-0.208，E，352；精加工槽1

DOWN/L，L1，H，-0.119，E，323；精加工槽1

DOWN/L，L1，H，-0.056，E，303，RET；精加工槽1，結束并返回

FLUSH/LL，0，LR，0；側面沖液關閉

GOTO/Z，10；抬Z軸，防止移動時與夾具發生干涉

---------精加工槽2--------

GOTO/X，17；移動加工槽2精加工初始位置

GOTO/Z，0；降Z軸，保證槽2 精加工Z向尺寸

AUXF/22

TECHNO/F，17092；調用銅（電極）鋼（工件）精加工工藝文件

FLUSH/LL，1，LR，1；側面沖液開啟

FLI/0

L1=22.74-0.0222；定義編程精加工槽2精加工深度。

AXE/X；選擇加工軸X軸

FROM/X， 17，Y，0，Z，0；定義編程精加工槽2初始位置

AUXF/32

DOWN/L，L1，H，-0.295，E，373；精加工槽2

DOWN/L，L1，H，-0.208，E，352；精加工槽2

DOWN/L，L1，H，-0.119，E，323；精加工槽2

DOWN/L，L1，H，-0.056，E，303，RET；精加工槽2，結束并返回

FLUSH/LL，0，LR，0；側面沖液關閉

GOTO/Z，50；抬Z軸至Z＝50mm處（便于加工后操作者測量）

GOTO/X，-100； 抬 X軸 至 X＝-100mm處（便于加工后操作者測量）

GOTO/Y，100； 抬 Y軸 至 Z＝100mm處（便于加工后操作者測量）

END；程序結束

5.2 電極的裝夾、對刀與加工

將電極組件（包含電極與電極架）通過3R夾具裝夾在機床主軸上，兩電極沿Y軸方向排列，零件上表面中心為對刀原點，粗加工電極下表面中心為對刀點。按要求對完電極后，將電極移動至安全位置。按下機床上的循環啟動按鈕，機床會自動注油、運行程序并完成加工。根據現場計時數據，加工一件零件需要20分鐘左右。

結語

通過加工試驗，成功地在三坐標電火花成型機機床上實現了自動換刀功能。通過3R夾具的使用，保證了每組電極之間對刀基準位置的一致性。通過互換性節省了找正及拉直電極等繁瑣、費時且容易出錯的操作環節，大幅提高了加工質量及加工效率。

[1]阿奇夏米爾ROBOFORM 23P機床說明書[Z].

[2]雷林均.特種加工技術-電火花加工[Z]，2007，08.

TG65 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

A