蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司

 梅建恩

隨著我國(guó)航空產(chǎn)業(yè)的飛躍發(fā)展，對(duì)鈦合金材料使用的越來(lái)越多。飛機(jī)型號(hào)越來(lái)越多樣化，所需的格柵形狀尺寸越來(lái)越復(fù)雜。目前我國(guó)大部分都采用電火花來(lái)加工，由于格柵在加工時(shí)是有多角度的擺放后才加工的，這樣就導(dǎo)致在加工時(shí)電極和零件接觸后進(jìn)行尖點(diǎn)放電，這種放電方式非常不利于加工，易結(jié)碳和產(chǎn)生電弧放電。這樣就出現(xiàn)燒傷、結(jié)瘤和損傷電極與工件。某些型號(hào)的格柵在加工時(shí)零件平面跟電極形成的夾角達(dá)74度，孔與孔之間的壁厚只0.5mm，入口面呈刀口，加工中極易成缺口狀影響質(zhì)量要求，材料又是鈦合金的，在這種情況下只能改變放電參數(shù)來(lái)獲得穩(wěn)定的質(zhì)量，但是加工效率更低，拖延了工期。格柵結(jié)構(gòu)的多樣化使得所要加工的尺寸和形狀很具有難度，要加工的2.53х2.53菱形孔的銳角只有16度，在加工過程中電極的尖角損耗很嚴(yán)重，這樣就影響著質(zhì)量和降低效率，同時(shí)頻繁的更換電極增加了成本。由于鈦合金是種難以加工的材料，以目前加工方式的加工效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上航空制造業(yè)的需求量，所以尋求更佳的加工方法來(lái)解決質(zhì)量和效率低兩個(gè)問題，迫使我們研究多能場(chǎng)的復(fù)合加工。

目前采用單一能場(chǎng)的電火花加工格柵零件存在著幾方面的缺點(diǎn)：生產(chǎn)效率較低，電極損耗較大增加了成本，質(zhì)量不太穩(wěn)定。電火花加工中，短路、斷路、電弧脈沖等情況的出現(xiàn)使得有效的火花放電減少，從而影響了加工效率。由于表面張力、固液材料的粘結(jié)力等因素，放電過程中，被熔化的材料往往不能完全拋出，以到于影響了加工質(zhì)量。因此我們對(duì)造成電火花單一能場(chǎng)加工時(shí)進(jìn)行了分析，我們認(rèn)為工件熔點(diǎn)高被熔化材料不易完全拋出，造成二次放電機(jī)率，超過放電加工機(jī)率，使得游離在放電間隙中的蝕除物逐步增多，妨礙了正常加工，使加工表面質(zhì)量難以保證，效率隨這降低，因此我們想到了增加一個(gè)超聲波能場(chǎng)，用超聲振動(dòng)來(lái)輔助完善加工中蝕除微粒的排出，在加工中使工件和冷卻介質(zhì)隨超聲振動(dòng)從而使二次放電機(jī)率下降，正常放電機(jī)率增加，從而保證格柵的表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

圖1顯示了我們?cè)谧孕醒邪l(fā)的高性能復(fù)合雙能場(chǎng)電火花成型機(jī)上加工航空格柵的裝置及加工演示，在電火花加工中引入超聲波之前，首先，要把工裝安裝在機(jī)床的工作臺(tái)上校正，再把格柵零件安裝在工裝上；其次，安裝校正電極，即把電極和連接板組裝在一起并一起安裝在機(jī)床主軸上進(jìn)行校正；接著，用電極在格柵零件上找到起始點(diǎn)位置；緊接著，在電控柜上設(shè)置好加工用的放電參數(shù)，在超聲波控制器上設(shè)置好參數(shù)； 后，依次啟動(dòng)油泵、超聲振動(dòng)控制器和電控柜，進(jìn)入加工狀態(tài)。

當(dāng)不加超聲振動(dòng)時(shí),電火花精加工的放電脈沖利用率為5～10%;加上超聲振動(dòng)后,電火花精加工的有效放電脈沖利用率可提高到60%以上,從而提高了生產(chǎn)率2～20倍。愈是小面積、小用量加工，生產(chǎn)率的提高愈多。

有上述加工結(jié)果充分證明了如下結(jié)論：

航空用格柵零件雙能場(chǎng)加工方法構(gòu)思實(shí)用，操作簡(jiǎn)單、方便，其采用雙能場(chǎng)的超聲電火花復(fù)合的加工方法加工鈦合金格柵零件，不僅在加工效率方面得到了很大提高、工具電極損耗明顯減少，而且很大降低了電極成本，使格柵零件得到了更好的表面質(zhì)量，使格柵零件的加工質(zhì)量得到了很大提高。