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、加工方法及參數的摸索等方面，并對其加工工藝進行優化與運用，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

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現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。快走絲運用的鉬絲直徑為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，且機床穩定性較好，因此，采用DK7732進行加工。

2.2 路線與參數的分析

快走絲設備為數控自動設備，割型孔時需要設定設備參數、程序參數以及其它參數。據統計影響型孔加工的參數有：脈沖、脈寬、頻率、功率、電壓、電流、步速、絲銅轉速、放電間隙、補償、程序循環次數、夾具高度、走絲路線和尺寸等。經過對加工過程的分析發現加工時的運絲速度和鉬絲的緊度影響型孔的光度。而部分機床參數的選擇和程序參數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、程序參數以及其他各影響因素和參數逐一分析。

2.2.1 機床參數

機床參數包括：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量顯示的可調參數，而頻率和功率都是以檔位為顯示量的參數，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

程序參數主要有補償和程序循環次數。程序的循環次數就代表了鉬絲走刀的次數，一般來說，循環次數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次數不宜過多。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象，從而使電量在零件型孔表面累積作用，使型孔表面出現低點，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

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段尺寸較小（該處型孔寬度為0.155±0.01），公差比較嚴，又根據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、放電間隙和補償的選擇就至關重要。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產品加工工藝規程，將電流、電壓、放電間隙、鉬絲直徑、程序循環次數以及起刀點納入工藝規程中，并將割型孔的數控程序進行了固化，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，且對于提升企業小尺寸高精度型孔的電加工技術成熟度具有較強的現實意義。

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.