蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司

 梅建恩

隨著我國航空產(chǎn)業(yè)的飛躍發(fā)展，對鈦合金材料使用的越來越多。飛機型號越來越多樣化，所需的格柵形狀尺寸越來越復雜。目前我國大部分都采用電火花來加工，由于格柵在加工時是有多角度的擺放后才加工的，這樣就導致在加工時電極和零件接觸后進行尖點放電，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。某些型號的格柵在加工時零件平面跟電極形成的夾角達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重，這樣就影響著質(zhì)量和降低效率，同時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遠跟不上航空制造業(yè)的需求量，所以尋求更佳的加工方法來解決質(zhì)量和效率低兩個問題，迫使我們研究多能場的復合加工。

目前采用單一能場的電火花加工格柵零件存在著幾方面的缺點：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。因此我們對造成電火花單一能場加工時進行了分析，我們認為工件熔點高被熔化材料不易完全拋出，造成二次放電機率，超過放電加工機率，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超聲波能場，用超聲振動來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)隨超聲振動從而使二次放電機率下降，正常放電機率增加，從而保證格柵的表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

圖1顯示了我們在自行研發(fā)的高性能復合雙能場電火花成型機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，要把工裝安裝在機床的工作臺上校正，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床主軸上進行校正；接著，用電極在格柵零件上找到起始點位置；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，依次啟動油泵、超聲振動控制器和電控柜，進入加工狀態(tài)。

當不加超聲振動時,電火花精加工的放電脈沖利用率為5～10%;加上超聲振動后,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加工方法構(gòu)思實用，操作簡單、方便，其采用雙能場的超聲電火花復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。