本發(fā)明涉及異形槽的電加工方案設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，其具體提供了一種電加工異形槽的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，需加工的柱塞(活門)或噴口類零件，需加工槽為不規(guī)則形狀，槽的尺寸精度要求高(最高為±0.01mm)，表面粗糙度Ra0.8μm，且零件材料硬度較高。普通機(jī)械加工需要專用刀具，采用銑加工和手工打磨等加工手段，加工時(shí)間長(zhǎng)，且不能達(dá)到零件形槽的技術(shù)條件、表面粗糙度等技術(shù)要求，零件的合格率為50％。人們迫切希望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的電加工異形槽的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的電加工異形槽的方法。其具體使用成型電極對(duì)槽一次精加工，滿足零件要求的技術(shù)狀態(tài)，從而提高零件加工合格率。

本發(fā)明提供了一種電加工異形槽的方法；其特征在于：電加工工藝方法加工形槽時(shí)，主要影響因素有2個(gè)方面：零件和電極的材料、減寸量M(放電間隙)；對(duì)于不同表面積異形槽的加工，機(jī)床推薦的減寸量也不相同；越接近最佳減寸量，零件加工精度越高，另一方面加工速度又與減寸量成反比；異形槽的零件材料為9Cr18，硬度HRC≥55；對(duì)于要加工的三種異形槽，機(jī)床推薦減寸量M為0.101mm；根據(jù)零件對(duì)電極的損耗、加工速度和加工精度進(jìn)行綜合比較，最終選定使用黃銅電極，一次加工成型，每次減寸量M＝0.1mm；

要求所使用的機(jī)床具有自動(dòng)找邊和找正外中心的功能，分度儀安裝在底座上，安裝孔與X軸平行，固定前進(jìn)行X軸向定位，同軸度不大于0.01mm；

將要加工的零件毛坯安裝在3R分度儀中，用卡圈卡緊；此時(shí)，柱塞中心線平行于X軸，準(zhǔn)備進(jìn)行電火花加工；

利用機(jī)床的自動(dòng)找邊、自動(dòng)找外中心和自動(dòng)編程功能實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工；首先，用控制盤將電極移動(dòng)到零件附近，用編程實(shí)現(xiàn)找外邊，即電極剛好觸碰到柱塞大端面時(shí)的X軸相對(duì)坐標(biāo)定義為0；

然后按照程序設(shè)定將電極移動(dòng)到加工位置；

接著用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)Y軸外中心找正，同樣，系統(tǒng)把此時(shí)的Y軸相對(duì)坐標(biāo)設(shè)為0；這樣保證了槽是沿半徑方向；

最后，編輯放電加工程序；選擇圓形平動(dòng)，Z向加工矢量為1.5mm，以保證貫通零件并且不會(huì)對(duì)下方槽體造成損傷，減寸量為前邊設(shè)定數(shù)值M放電間隙，利用機(jī)床的自動(dòng)編程功能完成放電加工的自動(dòng)編程。

調(diào)整機(jī)床參數(shù)使其加工后重熔層厚度不大于0.03mm，對(duì)零件進(jìn)行剖切零件進(jìn)行理化檢查，重熔層厚度平均為0.015mm。

所述電加工異形槽的方法，其特征在于：所述電加工異形槽的方法滿足下述內(nèi)容要求：

第一、電極材料的選取和設(shè)計(jì):由于目標(biāo)零件的材料為9Cr18，熱處理后硬度HRC≥55，根據(jù)零件和機(jī)床特點(diǎn)，電極材料可以選用石墨和銅電極；根據(jù)零件加工面積的不同，機(jī)床給出的推薦減寸量也不同；越接近最佳減寸量，零件加工精度越高；另一方面加工速度與減寸量成反比；對(duì)于要進(jìn)行電加工的三種異形槽，機(jī)床推薦減寸量M為0.101mm；

根據(jù)這個(gè)數(shù)值，分別選用石墨和黃銅電極進(jìn)行對(duì)比試加工，然后對(duì)電極的損耗、加工速度和加工精度進(jìn)行綜合比較，最終選定使用黃銅電極，一次加工成型，每次減寸量M＝0.1mm；

經(jīng)過(guò)前面的試驗(yàn)，確定使用黃銅電極可以滿足設(shè)計(jì)圖上的加工要求，根據(jù)M＝0.1mm的減寸量，與工裝專家共同設(shè)計(jì)了如圖4所示的電極。(圖4電極用來(lái)加工圖1所示槽，其他電極形狀類似)

選用的電極整體為圓柱體，工作端近端處為錐臺(tái)狀結(jié)構(gòu)；

第二、試件加工和改進(jìn)

選用阿奇夏米爾公司(F AgieCharmiles)的AT Spirit2型電火花機(jī)床，此加工精度達(dá)0.001mm，最佳表面粗糙度Ra達(dá)0.2μm。根據(jù)異形槽特點(diǎn)編制加工程序；同時(shí)注意選擇圓形平動(dòng)，Z向加工矢量為1.5mm，以保證貫通零件，并且不會(huì)對(duì)下方槽體造成損傷；減寸量0.101mm即為前邊設(shè)定數(shù)值M放電間隙，利用機(jī)床的自動(dòng)編程功能完成放電加工的自動(dòng)編程；

第一步，將零件安裝在分度儀中，用卡圈卡緊；此時(shí)，柱塞中心線平行于X軸，準(zhǔn)備進(jìn)行電火花加工；然后利用機(jī)床的自動(dòng)找邊、自動(dòng)找外中心和自動(dòng)編程功能實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工；用控制盤將電極移動(dòng)到零件附近，用編程實(shí)現(xiàn)找外邊，即電極剛好觸碰到柱塞大端面時(shí)的X軸相對(duì)坐標(biāo)定義為0；

第二步，用程序?qū)㈦姌O移動(dòng)L1＝2.52+A+M/2(對(duì)于第二、三種槽移動(dòng)距離L2＝L3＝2.02+A+M/2)，間接保證關(guān)鍵尺寸2.52mm或2.02mm；式中L1和L2參見圖4即為電極在各實(shí)施例中的移動(dòng)距離，A為電極的軸向長(zhǎng)度，M為前述的減寸量M＝0.1mm或0.101mm；此時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將X軸相對(duì)坐標(biāo)設(shè)為0；

第三步，用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)Y軸外中心找正；同樣，系統(tǒng)把此時(shí)的Y軸相對(duì)坐標(biāo)設(shè)為0，這樣能夠保證槽是沿半徑方向；

第三步，編輯放電加工程序；選擇圓形平動(dòng)，Z向加工矢量為1.5mm，以保證貫通零件并且不會(huì)對(duì)下方槽體造成損傷，減寸量為前邊計(jì)算所得數(shù)值M即放電間隙；利用機(jī)床的自動(dòng)編程功能完成放電加工的自動(dòng)編程；如果改進(jìn)電極尺寸能夠減少轉(zhuǎn)角處電極損耗，保證小于R0.1的圓角尺寸；

加工完成后，調(diào)節(jié)分度儀，使零件沿A軸旋轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上面的加工過(guò)程，完成零件上周向第二個(gè)出油槽即異形槽的加工；對(duì)于另一柱塞來(lái)說(shuō)，如圖2所示異形槽能夠更換電極加工；更換電極時(shí)將電極移動(dòng)到安全位置，取下電極夾頭更換電極，注意保證電極與電極夾頭的重合性；調(diào)節(jié)分度儀，使零件沿A軸旋轉(zhuǎn)90°，按照下述流程進(jìn)行：新編找外邊——X軸向移動(dòng)L₂——Y軸中心找正——加工數(shù)控加工，進(jìn)行電火花放電加工；加工完一個(gè)異形槽后，因?yàn)榱慵线€有其他需加工的異形槽，控制分度儀將零件旋轉(zhuǎn)180°，加工完另外一個(gè)槽，完成整個(gè)加工過(guò)程；

實(shí)施結(jié)果：三種較復(fù)雜的形槽實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械加工工藝方法改為電加工工藝方法，合格率提高到95％，加工效率是原來(lái)機(jī)械加工效率的2倍。

推廣應(yīng)用：加工方法可推廣至其他異形槽的加工。對(duì)于加工硬度較大，如熱處理后的4Cr13、2Cr13等材料，硬度大于HRC≥50，不易進(jìn)行機(jī)械加工，可用此加工方法。

討論與分析：粗加工和精加工使用同一個(gè)電極，粗加工的時(shí)候電極腐蝕比較大，對(duì)加工效率和加工精度造成了一定的影響。電極的設(shè)計(jì)和制作根據(jù)單位實(shí)際情況進(jìn)行，如果有條件可試驗(yàn)紫銅和石墨電極，可能加工結(jié)果會(huì)更好。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)三種異形槽的電加工。工藝簡(jiǎn)單方便，合格率由原來(lái)的50％，提高到了現(xiàn)在的95％。且為一次加工成形，加工效率是原來(lái)加工方法的2倍。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

圖1為零件異形槽示意圖之一；

圖2為零件異形槽示意圖之二；

圖3為零件異形槽示意圖之三；

圖4為電極示意圖1。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種電加工異形槽的方法,其技術(shù)實(shí)施的基礎(chǔ)介紹如下：現(xiàn)有四臺(tái)電火花加工機(jī)床，在電火花機(jī)床噴孔加工方面有一定技術(shù)積累。新引進(jìn)一臺(tái)阿奇夏米爾公司(GF AgieCharmiles)的AT Spirit2型電火花機(jī)床。該型號(hào)機(jī)床即能進(jìn)行電火花打孔，又能加工異形槽，加工精度達(dá)0.001mm，最佳表面粗糙度Ra達(dá)0.2μm，能夠?qū)崿F(xiàn)4軸聯(lián)動(dòng)(XYZC)，另外通過(guò)附加3R分度儀實(shí)現(xiàn)4+1聯(lián)動(dòng)(XYZC+A)。機(jī)床X、Y、Z最大行程為600mm、400mm、400mm，分辨率為0.0005mm。另外機(jī)床具有移動(dòng)、自動(dòng)找邊、找內(nèi)中心、找外中心、找角和電極找正、工件找正、C軸分中和自動(dòng)編程功能。

所述電加工異形槽的方法中，電加工工藝方法加工形槽時(shí)，主要影響因素有2個(gè)方面：零件和電極的材料、減寸量M(放電間隙)；對(duì)于不同表面積異形槽的加工，機(jī)床推薦的減寸量也不相同；越接近最佳減寸量，零件加工精度越高，另一方面加工速度又與減寸量成反比；異形槽的零件材料為9Cr18，硬度HRC≥55；對(duì)于要加工的三種異形槽，機(jī)床推薦減寸量M為0.101mm；根據(jù)零件對(duì)電極的損耗、加工速度和加工精度進(jìn)行綜合比較，最終選定使用黃銅電極，一次加工成型，每次減寸量M＝0.1mm；

要求所使用的機(jī)床具有自動(dòng)找邊和找正外中心的功能，分度儀安裝在底座上，安裝孔與X軸平行，固定前進(jìn)行X軸向定位，同軸度不大于0.01mm；

將要加工的零件毛坯安裝在3R分度儀中，用卡圈卡緊；此時(shí)，柱塞中心線平行于X軸，準(zhǔn)備進(jìn)行電火花加工；

利用機(jī)床的自動(dòng)找邊、自動(dòng)找外中心和自動(dòng)編程功能實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工；首先，用控制盤將電極移動(dòng)到零件附近，用編程實(shí)現(xiàn)找外邊，即電極剛好觸碰到柱塞大端面時(shí)的X軸相對(duì)坐標(biāo)定義為0；

然后按照程序設(shè)定將電極移動(dòng)到加工位置；

接著用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)Y軸外中心找正，同樣，系統(tǒng)把此時(shí)的Y軸相對(duì)坐標(biāo)設(shè)為0；這樣保證了槽是沿半徑方向；

最后，編輯放電加工程序；選擇圓形平動(dòng)，Z向加工矢量為1.5mm，以保證貫通零件并且不會(huì)對(duì)下方槽體造成損傷，減寸量為前邊設(shè)定數(shù)值M放電間隙，利用機(jī)床的自動(dòng)編程功能完成放電加工的自動(dòng)編程。

調(diào)整機(jī)床參數(shù)使其加工后重熔層厚度不大于0.03mm，對(duì)零件進(jìn)行剖切零件進(jìn)行理化檢查，重熔層厚度平均為0.015mm。

實(shí)施例2

一種電加工異形槽的方法，需要加工的異形槽參見圖1-3；依次滿足下述內(nèi)容要求：

第一、電極材料的選取和設(shè)計(jì):由于目標(biāo)零件的材料為9Cr18，熱處理后硬度HRC≥55，根據(jù)零件和機(jī)床特點(diǎn)，電極材料可以選用石墨和銅電極；根據(jù)零件加工面積的不同，機(jī)床給出的推薦減寸量也不同；越接近最佳減寸量，零件加工精度越高；另一方面加工速度與減寸量成反比；對(duì)于要進(jìn)行電加工的三種異形槽，機(jī)床推薦減寸量M為0.101mm；

根據(jù)這個(gè)數(shù)值，分別選用石墨和黃銅電極進(jìn)行對(duì)比試加工，然后對(duì)電極的損耗、加工速度和加工精度進(jìn)行綜合比較，最終選定使用黃銅電極，一次加工成型，每次減寸量M＝0.1mm；

經(jīng)過(guò)前面的試驗(yàn)，確定使用黃銅電極可以滿足設(shè)計(jì)圖上的加工要求，根據(jù)M＝0.1mm的減寸量，與工裝專家共同設(shè)計(jì)了如圖4所示的電極。(圖4電極用來(lái)加工圖1所示槽，其他電極形狀類似)

選用的電極整體為圓柱體，工作端近端處為錐臺(tái)狀結(jié)構(gòu)；

第二、試件加工和改進(jìn)

選用阿奇夏米爾公司(F AgieCharmiles)的AT Spirit2型電火花機(jī)床，此加工精度達(dá)0.001mm，最佳表面粗糙度Ra達(dá)0.2μm。根據(jù)異形槽特點(diǎn)編制加工程序；同時(shí)注意選擇圓形平動(dòng)，Z向加工矢量為1.5mm，以保證貫通零件，并且不會(huì)對(duì)下方槽體造成損傷；減寸量0.101mm即為前邊設(shè)定數(shù)值M放電間隙，利用機(jī)床的自動(dòng)編程功能完成放電加工的自動(dòng)編程；

第一步，將零件安裝在分度儀中，用卡圈卡緊；此時(shí)，柱塞中心線平行于X軸，準(zhǔn)備進(jìn)行電火花加工；然后利用機(jī)床的自動(dòng)找邊、自動(dòng)找外中心和自動(dòng)編程功能實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工；用控制盤將電極移動(dòng)到零件附近，用編程實(shí)現(xiàn)找外邊，即電極剛好觸碰到柱塞大端面時(shí)的X軸相對(duì)坐標(biāo)定義為0；

第二步，用程序?qū)㈦姌O移動(dòng)L1＝2.52+A+M/2(對(duì)于第二、三種槽移動(dòng)距離L2＝L3＝2.02+A+M/2)，間接保證關(guān)鍵尺寸2.52mm或2.02mm；式中L1和L2參見圖4即為電極在各實(shí)施例中的移動(dòng)距離，A為電極的軸向長(zhǎng)度，M為前述的減寸量M＝0.1mm或0.101mm；此時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將X軸相對(duì)坐標(biāo)設(shè)為0；

第三步，用程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)Y軸外中心找正；同樣，系統(tǒng)把此時(shí)的Y軸相對(duì)坐標(biāo)設(shè)為0，這樣能夠保證槽是沿半徑方向；

第三步，編輯放電加工程序；選擇圓形平動(dòng)，Z向加工矢量為1.5mm，以保證貫通零件并且不會(huì)對(duì)下方槽體造成損傷，減寸量為前邊計(jì)算所得數(shù)值M即放電間隙；利用機(jī)床的自動(dòng)編程功能完成放電加工的自動(dòng)編程；如果改進(jìn)電極尺寸能夠減少轉(zhuǎn)角處電極損耗，保證小于R0.1的圓角尺寸；

加工完成后，調(diào)節(jié)分度儀，使零件沿A軸旋轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上面的加工過(guò)程，完成零件上周向第二個(gè)出油槽即異形槽的加工；對(duì)于另一柱塞來(lái)說(shuō)，如圖2所示異形槽能夠更換電極加工；更換電極時(shí)將電極移動(dòng)到安全位置，取下電極夾頭更換電極，注意保證電極與電極夾頭的重合性；調(diào)節(jié)分度儀，使零件沿A軸旋轉(zhuǎn)90°，按照下述流程進(jìn)行：新編找外邊——X軸向移動(dòng)L₂——Y軸中心找正——加工數(shù)控加工，進(jìn)行電火花放電加工；加工完一個(gè)異形槽后，因?yàn)榱慵线€有其他需加工的異形槽，控制分度儀將零件旋轉(zhuǎn)180°，加工完另外一個(gè)槽，完成整個(gè)加工過(guò)程；

實(shí)施結(jié)果：三種較復(fù)雜的形槽實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械加工工藝方法改為電加工工藝方法，合格率提高到95％，加工效率是原來(lái)機(jī)械加工效率的2倍。

推廣應(yīng)用：加工方法可推廣至其他異形槽的加工。對(duì)于加工硬度較大，如熱處理后的4Cr13、2Cr13等材料，硬度大于HRC≥50，不易進(jìn)行機(jī)械加工，可用此加工方法。

討論與分析：粗加工和精加工使用同一個(gè)電極，粗加工的時(shí)候電極腐蝕比較大，對(duì)加工效率和加工精度造成了一定的影響。電極的設(shè)計(jì)和制作根據(jù)單位實(shí)際情況進(jìn)行，如果有條件可試驗(yàn)紫銅和石墨電極，可能加工結(jié)果會(huì)更好。

本實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了對(duì)三種異形槽的電加工。工藝簡(jiǎn)單方便，合格率由原來(lái)的50％，提高到了現(xiàn)在的95％。且為一次加工成形，加工效率是原來(lái)加工方法的2倍。