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中航長(zhǎng)風(fēng)小孔加工技術(shù)有效提高加工精度

電火花放電加工在普遍用于工業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，小孔加工技術(shù)被硬質(zhì)材料（如模具鋼、工具鋼等）應(yīng)用加工時(shí)，所加工出來的孔都具有一定功能性。從頂部到地面孔的精度是不同的，對(duì)于大多數(shù)電火花小孔技術(shù)來說，很常見的一個(gè)問題就是加工的孔會(huì)形成錐型，也是我們所說的“彈頭型”。

低壓控制電源

為了消除孔的“彈頭型”現(xiàn)象，模具制造商在采購(gòu)高速小孔EDM鉆床時(shí)需要仔細(xì)考慮一些相關(guān)因素，并非是關(guān)注電極本身，更需要注意的是如何控制電源將金屬材料腐蝕（圖1）。

                                              
圖1 這臺(tái)設(shè)備的控制電源未使電極產(chǎn)生“彈頭型”變化，可以加工出表面清潔的孔，
并且能夠快速放電

在采用電火花小孔加工時(shí)，如果使用不超過35V的低壓來腐蝕金屬，反而是值得推薦的。這種低壓控制電源可以在電極低損耗的情況下實(shí)現(xiàn)高速加工，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以使用一般的自來水冷卻，去離子水則可另作他用。所有這些特點(diǎn)都可以保證機(jī)床在2in（1in=25.4mm，下同）厚的D2材料上完成15個(gè)直徑0.040in孔的加工后，僅消耗一個(gè)電極（圖2）。

圖2 在EDM鉆孔加工中正確選擇電源與加工速度的配合是非常重要的

選擇正確的電源系統(tǒng)可以保證電極的端面很平整，同時(shí)保證加工出來的在電極放電時(shí)孔的底面清潔。

大多數(shù)EDM鉆孔加工時(shí)使用的是100V的電壓，電壓超額約300%的情況下，會(huì)使許多電面變成“彈頭型”。使用低壓控制電源可以放電更充分，孔壁更加垂直，側(cè)邊誤差更小，而且可以保持電面平整。電極材料損耗也會(huì)降低，一般情況下會(huì)降低25%~30%。

例如，在17-4型不銹鋼上鉆孔，孔徑為0.027in，孔深0.035in，使用低壓電源的EDM鉆床在8s內(nèi)完成鉆孔加工，電極材料損耗為25%。一個(gè)16in長(zhǎng)的電極可以加工150個(gè)孔，另外在孔壁上會(huì)有12~15μm的電火花白層，作業(yè)所允許的zui大厚度為20μm，使用低壓電源可以將側(cè)邊誤差降至zui低。

與沖床的比較

使用CNC 電加工（EDM）沖床車間可以加工出質(zhì)量更好的孔，但是使用沖床需要花費(fèi)更多的資金和時(shí)間用來完成部件的加工（圖3）。例如，一套EDM鉆床的花費(fèi)約是25000美元，相對(duì)于CNC 電加工（EDM）沖床來說zui初的投入則需要約95000美元。盡管電加工（EDM）沖床在多數(shù)情況下是非常好的工具，但是在公差要求不是很苛刻的條件下，使用EDM鉆床或許是更明智的選擇。 使用沖床進(jìn)行鉆孔加工可以使孔的精度更高，但是卻需要額外花費(fèi)大量的金錢和時(shí)間。

圖3 在使用EDM技術(shù)鉆孔時(shí)，使用沖床則是*正確的選擇

操作要求

車間在進(jìn)行小孔EDM加工時(shí)首先要仔細(xì)閱讀操作要求，認(rèn)真掌握用來完成操作的指令。如果加工孔徑在0.012~0.12in范圍內(nèi)，EDM鉆床可以滿足要求。對(duì)于高質(zhì)量要求，如果微型孔模具選擇EDM沖床來完成操作。

大多數(shù)小孔加工僅用EDM鉆床通過電火花加工 （EDM技術(shù)） 即可以完成操作。

而如何定義這些小孔呢？一個(gè)加工精致的孔？一個(gè)微孔？如果正在進(jìn)行的是刀具冷卻孔、注射噴嘴孔或其他燃料注入系統(tǒng)的加工，孔徑約為0.025in，那么EDM鉆床則是*的選擇。

從激光加工回歸

近年來，加工車間普遍購(gòu)置了激光加工機(jī)，而很多用戶則將EDM鉆床作為備用設(shè)備。但是，當(dāng)遇到如金屬碎屑、孔洞質(zhì)量不均勻等問題時(shí)，一些用戶會(huì)重新把EDM鉆床作為孔加工的方法。

在零件的生產(chǎn)過程中，無論是加工噴氣渦輪機(jī)葉片上的冷卻孔，還是注射器噴嘴上的孔，原來一些使用激光加工機(jī)的用戶又重新開始使用EDM小孔鉆床，因?yàn)檫@樣可以更好的保證加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。在采用激光加工后，在工件的背面和底部會(huì)產(chǎn)生大量的“熱積瘤”和金屬碎屑，這樣就無法加工出圓度標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)壁與底面*垂直的高質(zhì)量的孔。

另外，EDM鉆床可以使車間加工±0.005in深的盲孔。而使用其他技術(shù)加工有深度要求的盲孔時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)孔的底面與開口處半徑一致。正確使用EDM鉆床可以加工出上千個(gè)有一定孔深要求和底面尺寸符合要求的孔，如果zui后幾個(gè)孔的底面孔徑有微小的收縮，那也是十分合理的。

大多數(shù)客戶的要求是速度、精度、工具壽命，以及成本，低壓EDM鉆床在小孔加工中可以滿足范圍很大的需求，現(xiàn)在我們需要研究的是將這種加工工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的可能性。