关于小尺寸高精度型孔的电加工技术探索与研究

陈宝来 郭晓敏

摘要：本文对小尺寸高精度型孔的电加工工艺技术进行分析，从零件的难点分析、加工方法及参数的摸索等方面，并对其加工工艺进行优化与运用，旨在提升小尺寸高精度型孔的电加工技术成熟度。

关键词：高精度;电加工技术;加工参数

0 引言

XX型孔的加工作为主泵调试的关键技术之一，该型孔尺寸的加工不仅关系到主泵的正常调试与交付，而且实现了小尺寸、高精度、多开度型孔的机械加工技术的探索，拓展了电加工技术的应用范围，为企业在该工艺技术的应用和相关文件的固化提供了方法支撑，同时提升企业在小尺寸高精度型孔加工方面的核心竞争力[1]。

1、 技术难点

该零件的型孔尺寸偏大，表面光度差，总体开度也较大。制作该型孔的20倍放大图，并用20倍的型孔投影与该图比对发现型孔形状与放大图形状完全不匹配，经过投影测量，型孔各点尺寸都大于设计尺寸[2]。特别是在1.03±0.02范围内，型孔宽度偏大，型孔形状不规则且型孔总体开度和光度都不能满足设计要求（经20倍放大型孔形状观察，型孔边缘呈不规则的波浪状，且无任何开度）。另外型孔的位置位于扁上，由于扁的厚度较薄，加工时还会造成不同程度的变形。

2、 原因分析及应对措施

通过对零件的了解，需要解决的问题包括：加工方法、设备、工艺路线、工艺参数等。

2.1 加工方法和加工设备的确定

参考以往的加工型孔的手段和经验，采用最常用的线切割加工。采用线切割加工型孔需先打预孔，根据型孔结构分析，预孔应位于型孔的圆弧段，因为型孔尺寸小，公差要求高，且位置要求和对基准的对称度要求，因此，预孔尺寸应该尽量小，位置要合适，从而可以确保型孔的定位尺寸和对基准的对称度[3]。电火花机打预孔受电击极寸的制约，只能打不小于Φ0.5的孔，而打孔机应用的电极为专用电极，其最小的电极直径为Φ0.3，能够加工的孔径约为0.32～0.35之间。因此，选用型号为DD703的打孔机打预孔，从而保证预孔尺寸及位置，如图1所示：公司现有的线切割设备分快走丝和慢走丝两种：慢走丝设备能运用的最小钼丝直径为0.05mm，快走丝设备能运用的最小钼丝直径为0.08mm。

根据型孔最小处的尺寸分析，钼丝直径越小时，所能加工的型孔尺寸就越小。当慢走丝设备的冷却液打开时，水压较大，冲击钼丝时引起的震动会使型孔表面呈微小的锯齿状，由于慢走丝的运丝速度较慢，使电流在零件上作用的时间较长，从而形成电量积累，使型孔尺寸比预期尺寸大。用快走丝加工型孔时，由于冷却液的冲压较小，使得钼丝的震动较小。另外，快走丝的运丝速度较快，电流在零件上的累积作用较小，从而对被加工型孔尺寸的影响也相对较小。快走丝运用的钼丝直径为0.08mm，当选择较小的补偿和合适的放电间隙时可以实现小尺寸、高精度的型孔加工。

综上所述，加工XX型孔采用快走设备割型孔，结合公司现有快走丝设备综合能力，精度最高的快走丝设备为DK7732，该设备可用的钼丝直径最小，导轮精度最高，冷却液的压力适中，电流、电压以及功率可调档位较多，易于操作，且机床稳定性较好，因此，采用DK7732进行加工。

2.2 路线与参数的分析

快走丝设备为数控自动设备，割型孔时需要设定设备参数、程序参数以及其它参数。据统计影响型孔加工的参数有：脉冲、脉宽、频率、功率、电压、电流、步速、丝铜转速、放电间隙、补偿、程序循环次数、夹具高度、走丝路线和尺寸等。经过对加工过程的分析发现加工时的运丝速度和钼丝的紧度影响型孔的光度。而部分机床参数的选择和程序参数的设定将直接影型孔的尺寸，加工时采用的走丝路线图的形状应与型孔形状一致，其尺寸应该以型孔尺寸向内阵列。另外，型孔尺寸、光度和开度还受夹具高度、钼丝直径、工人的操作水平以及一些其它的外界因素影响。下面对以上提到的机床参数、程序参数以及其他各影响因素和参数逐一分析。

2.2.1 机床参数

机床参数包括：脉冲、脉宽、频率、功率、电压、电流、步速、丝铜转速和放电间隙等。脉冲、电流、电压、步速、丝铜转速和放电间隙都是以数量显示的可调参数，而频率和功率都是以档位为显示量的参数，但是，频率和功率的高低将直接反映加工零件时放电量的多少，进而决定零件的加工速度和质量，如型孔的光度、尺寸及其稳定性等。从能量角度分析，电压、电流、脉冲可以通过计算来反映功率和频率，所以电压、电流、脉冲也影响型孔的光度、尺寸及其稳定性等。而丝铜转速和步速最直接影响的是零件型孔的光度，丝铜转速和步速过高或者过低都将引起钼丝的震动，进而导致型孔出现不同程度的凹、凸点，影响型孔光度。关于放电间隙将与钼丝直径、补偿和走丝路线尺寸一起影响型孔尺寸。

2.2.2 程序参数

程序参数主要有补偿和程序循环次数。程序的循环次数就代表了钼丝走刀的次数，一般来说，循环次数对型孔的尺寸影响不大，但能提高型孔表面的光度，但是XX型孔部分尺寸较小，重复加工时，会造成放电量的累积，从而使型孔尺寸变大，因此在加工时要注意循环次数不宜过多。另外，加工时的走丝路线及其尺寸设定也是加工程序的一部分，对于小尺寸的型孔而言，运用线切割加工时的走丝路线图尺寸也应该尽可能的小，实际上，当该图形尺寸过小时，钼丝切割型孔时，极易形成交叉放电的现象，从而使电量在零件型孔表面累积作用，使型孔表面出现低点，影响型孔尺寸和表面光度，并直接影响主泵的供油量。所以，对于加工XX型孔的走丝路线图设计也必须考虑该问题。

2.2.3 其他因素和参数

加工型孔时，我们认为型孔尺寸=钼丝直径+放电间隙+补偿+被切掉的零件基体尺寸，但是，对于XX的型孔在1.03±0.02段尺寸较小（该处型孔宽度为0.155±0.01），公差比较严，又根据公司目前拥有的设备的加工能力来看，型孔尺寸=钼丝直径+放电间隙+补偿，因此钼丝直径、放电间隙和补偿的选择就至关重要。对于钼丝直径的选择应该尽可能的小，再选择合适的补偿，并调整机床的放电间隙，理论上可以保证XX的型孔在1.03±0.02段的宽度。

3、 结论

通过上述方法改进，将该零件型孔加工的合格率由0%提高至93.62%，保证了产品正常调试与交付。编制了XX产品加工工艺规程，将电流、电压、放电间隙、钼丝直径、程序循环次数以及起刀点纳入工艺规程中，并将割型孔的数控程序进行了固化，在降低零件加工成本的同时，积累了小尺寸、高精度型孔的加工经验，且对于提升企业小尺寸高精度型孔的电加工技术成熟度具有较强的现实意义。

参考文献

[1] 徐斌. 深小型孔电解加工技术研究[A]. 中国机械工程学会特种加工分会.第14届全国特种加工学术会议论文集[C].中国机械工程学会特種加工分会：，2011：4.

[2] 胡常安，杜文波，周铭尧. 大尺寸高精度锥轴工件精加工过程检测及补偿方法研究[J]. 制造技术与机床，2019（01）：144-147.