小孔加工也是電火花穿孔、成形加工的一種。一般認(rèn)為小孔的直徑范圍是0.1~2mm之間,加工面積小、深度大,深徑比達(dá)20以上;小孔加工均為盲孔加工,排屑困難。
小孔加工由于工具電極截面積小,容易變形;不易散熱,排屑又困難,因此電極損耗大。工具電極應(yīng)選擇剛性好、容易矯直、加工穩(wěn)定性好和損耗小的材料,如銅鎢合金、鎢絲、鉬絲、銅絲等。加工時為了避免電極彎曲變形,還需設(shè)置工具電極的導(dǎo)向裝置。
為了改善小孔加工時的排屑條件,使加工過程穩(wěn)定,常采用電磁振動頭,使工具電極絲沿軸向振動,或采用超聲波振動頭,使工具電極端面作軸向高頻振動,進(jìn)行電火花超聲波復(fù)合加工,可以相對提高生產(chǎn)率。如果所加工的小孔直徑較大,允許采用空心電有(如空心紫銅管或黃銅管),則可以用較高的壓力強(qiáng)迫沖油,加工速度將顯著提高。如果機(jī)床主軸有旋轉(zhuǎn),則除可提高加工速度外,還可提高加工小孔的圓度。
在主軸能旋轉(zhuǎn)的電火花機(jī)床上,可采用反拷加工圓度和垂直度很高的電極,再用此電極加工小孔,要點如下。
(1)電極材料 常用的材料有紫銅、黃銅、銅鎢合金細(xì)桿和較粗的鎢絲和鉬絲等。
(2)電極的反拷加工 機(jī)械加工制造直徑很小的細(xì)長電極很困難,電火花反拷加工是一種行之有效的工藝。在電火花機(jī)床上用一塊長約50mm、厚5mm耐電火花腐蝕的銅鎢合鑫或硬質(zhì)合金塊作為反拷電極塊,其工作面必須磨過,并校正到與坐標(biāo)與方向平行。要反拷的電極夾在主軸夾頭內(nèi),可隨主軸旋轉(zhuǎn)和上下運(yùn)動。然后用圖中方法進(jìn)行粗拷、開空刀槽和精拷加工。粗加工余量以0.2~0.3mm為為宜;精加工余量以0.02~0.05mm為宜,在要求高一些的場合,還應(yīng)進(jìn)行超精反拷加工,加工余量為5~10μm,Ra值<0.32μm。
(3)加工方法 小孔電火花加工規(guī)準(zhǔn)的選擇,主要根據(jù)孔徑、精度、深度、機(jī)床條件等因素綜合考慮。一般采用一擋規(guī)準(zhǔn)加工到底,只是在孔徑發(fā)生變化時才轉(zhuǎn)換規(guī)準(zhǔn)。
對于孔徑大于1mm的孔,如果加工之前沒有預(yù)孔,可用銅管作電極打出預(yù)孔,對于孔徑小于1mm的小孔,用實心電極加工時,可以把電極拷扁,以利排屑。所謂拷扁,就是將電極圓周沿軸向拷掉一部分,在加工時主軸回轉(zhuǎn),由于保持了一個直通外界的扁口通道,可以使排屑通暢,加工穩(wěn)定。拷扁部分一般為直徑的1/6~1/8,太小效果不明顯,太大則電極剛度不好,損耗增大。
為了減少孔的錐度,在加工孔通后,可使工具電極繼續(xù)上下“珩磨”幾次,直到不放電為止。
小孔加工一般采用RC線路脈沖電源較好。線路簡單,單個脈沖能量可以做得很小,且瞬時放電的峰值電流較大,拋出材料氣化百分比和拋出力較大,可以得到較好的表面粗糙度和加工穩(wěn)定性。用晶體管脈沖電源時,脈沖寬度應(yīng)小于10~5μs,峰值電流在5~1A之間,選擇正極性加工(紫銅電極)。雖然電極損耗比較大,但對通孔而言,可以多進(jìn)給一段距離進(jìn)行修光。
(4)加工實例
1)工件名稱 飛機(jī)發(fā)動機(jī)噴油嘴加工。
2)工件準(zhǔn)備 工件材料為CrWMn鋼,其噴嘴形狀尺寸如圖所示。噴油嘴小孔結(jié)構(gòu)如圖所示。這種油嘴一般有2~6個噴油孔,孔徑為φ0.1~0.3mm,孔的尺寸偏差在±0.02mm范圍內(nèi),孔壁加工表面粗糙度Ra值1.25~0.32μm范圍內(nèi),孔深一般在2mm左右,孔在周圍長分布偏差為±0.05mm。
3)電有的技術(shù)要求 可直接選取φ0.1~0.3mm的鉬絲,經(jīng)過矯直,去掉彎曲部分才能使用,鉬絲的裝夾可直接使用0.08~0.30mm的彈簧卡頭。鉬絲的校正,可選用導(dǎo)向器導(dǎo)向,保證鉬絲與工件軸心線的垂直度,其導(dǎo)向部分應(yīng)為絕緣材料如玻璃管、空心絕緣棒或人造寶石等。工件的固定需作專用胎具,如噴嘴頂尖漲胎等。
4)加工規(guī)準(zhǔn) 使用D6120電火花穿孔機(jī)床,RC線路脈沖電源。
5)加工效果 與高速機(jī)械鉆孔相比較,見下表。