一种电加工异形槽的方法与流程

本发明涉及异形槽的电加工方案设计和应用技术领域，其具体提供了一种电加工异形槽的方法。

背景技术：

现有技术中，需加工的柱塞(活门)或喷口类零件，需加工槽为不规则形状，槽的尺寸精度要求高(最高为±0.01mm)，表面粗糙度Ra0.8μm，且零件材料硬度较高。普通机械加工需要专用刀具，采用铣加工和手工打磨等加工手段，加工时间长，且不能达到零件形槽的技术条件、表面粗糙度等技术要求，零件的合格率为50％。人们迫切希望获得一种技术效果优良的电加工异形槽的方法。

技术实现要素：

本的目的是提供一种技术效果优良的电加工异形槽的方法。其具体使用成型电极对槽一次精加工，满足零件要求的技术状态，从而提高零件加工合格率。

本发明提供了一种电加工异形槽的方法；其特征在于：电加工工艺方法加工形槽时，主要影响因素有2个方面：零件和电极的材料、减寸量M(放电间隙)；对于不同表面积异形槽的加工，机床推荐的减寸量也不相同；越接近最佳减寸量，零件加工精度越高，另一方面加工速度又与减寸量成反比；异形槽的零件材料为9Cr18，硬度HRC≥55；对于要加工的三种异形槽，机床推荐减寸量M为0.101mm；根据零件对电极的损耗、加工速度和加工精度进行综合比较，最终选定使用黄铜电极，一次加工成型，每次减寸量M＝0.1mm；

要求所使用的机床具有自动找边和找正外中心的功能，分度仪安装在底座上，安装孔与X轴平行，固定前进行X轴向定位，同轴度不大于0.01mm；

将要加工的零件毛坯安装在3R分度仪中，用卡圈卡紧；此时，柱塞中心线平行于X轴，准备进行电火花加工；

利用机床的自动找边、自动找外中心和自动编程功能实现对零件的加工；首先，用控制盘将电极移动到零件附近，用编程实现找外边，即电极刚好触碰到柱塞大端面时的X轴相对坐标定义为0；

然后按照程序设定将电极移动到加工位置；

接着用程序实现对Y轴外中心找正，同样，系统把此时的Y轴相对坐标设为0；这样保证了槽是沿半径方向；

最后，编辑放电加工程序；选择圆形平动，Z向加工矢量为1.5mm，以保证贯通零件并且不会对下方槽体造成损伤，减寸量为前边设定数值M放电间隙，利用机床的自动编程功能完成放电加工的自动编程。

调整机床参数使其加工后重熔层厚度不大于0.03mm，对零件进行剖切零件进行理化检查，重熔层厚度平均为0.015mm。

所述电加工异形槽的方法，其特征在于：所述电加工异形槽的方法满足下述内容要求：

第一、电极材料的选取和设计:由于目标零件的材料为9Cr18，热处理后硬度HRC≥55，根据零件和机床特点，电极材料可以选用石墨和铜电极；根据零件加工面积的不同，机床给出的推荐减寸量也不同；越接近最佳减寸量，零件加工精度越高；另一方面加工速度与减寸量成反比；对于要进行电加工的三种异形槽，机床推荐减寸量M为0.101mm；

根据这个数值，分别选用石墨和黄铜电极进行对比试加工，然后对电极的损耗、加工速度和加工精度进行综合比较，最终选定使用黄铜电极，一次加工成型，每次减寸量M＝0.1mm；

经过前面的试验，确定使用黄铜电极可以满足设计图上的加工要求，根据M＝0.1mm的减寸量，与工装专家共同设计了如图4所示的电极。(图4电极用来加工图1所示槽，其他电极形状类似)

选用的电极整体为圆柱体，工作端近端处为锥台状结构；

第二、试件加工和改进

选用阿奇夏米尔公司(F AgieCharmiles)的AT Spirit2型电火花机床，此加工精度达0.001mm，最佳表面粗糙度Ra达0.2μm。根据异形槽特点编制加工程序；同时注意选择圆形平动，Z向加工矢量为1.5mm，以保证贯通零件，并且不会对下方槽体造成损伤；减寸量0.101mm即为前边设定数值M放电间隙，利用机床的自动编程功能完成放电加工的自动编程；

第一步，将零件安装在分度仪中，用卡圈卡紧；此时，柱塞中心线平行于X轴，准备进行电火花加工；然后利用机床的自动找边、自动找外中心和自动编程功能实现对零件的加工；用控制盘将电极移动到零件附近，用编程实现找外边，即电极刚好触碰到柱塞大端面时的X轴相对坐标定义为0；

第二步，用程序将电极移动L1＝2.52+A+M/2(对于第二、三种槽移动距离L2＝L3＝2.02+A+M/2)，间接保证关键尺寸2.52mm或2.02mm；式中L1和L2参见图4即为电极在各实施例中的移动距离，A为电极的轴向长度，M为前述的减寸量M＝0.1mm或0.101mm；此时，系统自动将X轴相对坐标设为0；

第三步，用程序实现对Y轴外中心找正；同样，系统把此时的Y轴相对坐标设为0，这样能够保证槽是沿半径方向；

第三步，编辑放电加工程序；选择圆形平动，Z向加工矢量为1.5mm，以保证贯通零件并且不会对下方槽体造成损伤，减寸量为前边计算所得数值M即放电间隙；利用机床的自动编程功能完成放电加工的自动编程；如果改进电极尺寸能够减少转角处电极损耗，保证小于R0.1的圆角尺寸；

加工完成后，调节分度仪，使零件沿A轴旋转180°，重复上面的加工过程，完成零件上周向第二个出油槽即异形槽的加工；对于另一柱塞来说，如图2所示异形槽能够更换电极加工；更换电极时将电极移动到安全位置，取下电极夹头更换电极，注意保证电极与电极夹头的重合性；调节分度仪，使零件沿A轴旋转90°，按照下述流程进行：新编找外边——X轴向移动L₂——Y轴中心找正——加工数控加工，进行电火花放电加工；加工完一个异形槽后，因为零件上还有其他需加工的异形槽，控制分度仪将零件旋转180°，加工完另外一个槽，完成整个加工过程；

实施结果：三种较复杂的形槽实现了由机械加工工艺方法改为电加工工艺方法，合格率提高到95％，加工效率是原来机械加工效率的2倍。

推广应用：加工方法可推广至其他异形槽的加工。对于加工硬度较大，如热处理后的4Cr13、2Cr13等材料，硬度大于HRC≥50，不易进行机械加工，可用此加工方法。

讨论与分析：粗加工和精加工使用同一个电极，粗加工的时候电极腐蚀比较大，对加工效率和加工精度造成了一定的影响。电极的设计和制作根据单位实际情况进行，如果有条件可试验紫铜和石墨电极，可能加工结果会更好。

本发明实现了对三种异形槽的电加工。工艺简单方便，合格率由原来的50％，提高到了现在的95％。且为一次加工成形，加工效率是原来加工方法的2倍。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为零件异形槽示意图之一；

图2为零件异形槽示意图之二；

图3为零件异形槽示意图之三；

图4为电极示意图1。

具体实施方式

实施例1

一种电加工异形槽的方法,其技术实施的基础介绍如下：现有四台电火花加工机床，在电火花机床喷孔加工方面有一定技术积累。新引进一台阿奇夏米尔公司(GF AgieCharmiles)的AT Spirit2型电火花机床。该型号机床即能进行电火花打孔，又能加工异形槽，加工精度达0.001mm，最佳表面粗糙度Ra达0.2μm，能够实现4轴联动(XYZC)，另外通过附加3R分度仪实现4+1联动(XYZC+A)。机床X、Y、Z最大行程为600mm、400mm、400mm，分辨率为0.0005mm。另外机床具有移动、自动找边、找内中心、找外中心、找角和电极找正、工件找正、C轴分中和自动编程功能。

所述电加工异形槽的方法中，电加工工艺方法加工形槽时，主要影响因素有2个方面：零件和电极的材料、减寸量M(放电间隙)；对于不同表面积异形槽的加工，机床推荐的减寸量也不相同；越接近最佳减寸量，零件加工精度越高，另一方面加工速度又与减寸量成反比；异形槽的零件材料为9Cr18，硬度HRC≥55；对于要加工的三种异形槽，机床推荐减寸量M为0.101mm；根据零件对电极的损耗、加工速度和加工精度进行综合比较，最终选定使用黄铜电极，一次加工成型，每次减寸量M＝0.1mm；

要求所使用的机床具有自动找边和找正外中心的功能，分度仪安装在底座上，安装孔与X轴平行，固定前进行X轴向定位，同轴度不大于0.01mm；

将要加工的零件毛坯安装在3R分度仪中，用卡圈卡紧；此时，柱塞中心线平行于X轴，准备进行电火花加工；

利用机床的自动找边、自动找外中心和自动编程功能实现对零件的加工；首先，用控制盘将电极移动到零件附近，用编程实现找外边，即电极刚好触碰到柱塞大端面时的X轴相对坐标定义为0；

然后按照程序设定将电极移动到加工位置；

接着用程序实现对Y轴外中心找正，同样，系统把此时的Y轴相对坐标设为0；这样保证了槽是沿半径方向；

最后，编辑放电加工程序；选择圆形平动，Z向加工矢量为1.5mm，以保证贯通零件并且不会对下方槽体造成损伤，减寸量为前边设定数值M放电间隙，利用机床的自动编程功能完成放电加工的自动编程。

调整机床参数使其加工后重熔层厚度不大于0.03mm，对零件进行剖切零件进行理化检查，重熔层厚度平均为0.015mm。

实施例2

一种电加工异形槽的方法，需要加工的异形槽参见图1-3；依次满足下述内容要求：

第一、电极材料的选取和设计:由于目标零件的材料为9Cr18，热处理后硬度HRC≥55，根据零件和机床特点，电极材料可以选用石墨和铜电极；根据零件加工面积的不同，机床给出的推荐减寸量也不同；越接近最佳减寸量，零件加工精度越高；另一方面加工速度与减寸量成反比；对于要进行电加工的三种异形槽，机床推荐减寸量M为0.101mm；

根据这个数值，分别选用石墨和黄铜电极进行对比试加工，然后对电极的损耗、加工速度和加工精度进行综合比较，最终选定使用黄铜电极，一次加工成型，每次减寸量M＝0.1mm；

经过前面的试验，确定使用黄铜电极可以满足设计图上的加工要求，根据M＝0.1mm的减寸量，与工装专家共同设计了如图4所示的电极。(图4电极用来加工图1所示槽，其他电极形状类似)

选用的电极整体为圆柱体，工作端近端处为锥台状结构；

第二、试件加工和改进

选用阿奇夏米尔公司(F AgieCharmiles)的AT Spirit2型电火花机床，此加工精度达0.001mm，最佳表面粗糙度Ra达0.2μm。根据异形槽特点编制加工程序；同时注意选择圆形平动，Z向加工矢量为1.5mm，以保证贯通零件，并且不会对下方槽体造成损伤；减寸量0.101mm即为前边设定数值M放电间隙，利用机床的自动编程功能完成放电加工的自动编程；

第一步，将零件安装在分度仪中，用卡圈卡紧；此时，柱塞中心线平行于X轴，准备进行电火花加工；然后利用机床的自动找边、自动找外中心和自动编程功能实现对零件的加工；用控制盘将电极移动到零件附近，用编程实现找外边，即电极刚好触碰到柱塞大端面时的X轴相对坐标定义为0；

第二步，用程序将电极移动L1＝2.52+A+M/2(对于第二、三种槽移动距离L2＝L3＝2.02+A+M/2)，间接保证关键尺寸2.52mm或2.02mm；式中L1和L2参见图4即为电极在各实施例中的移动距离，A为电极的轴向长度，M为前述的减寸量M＝0.1mm或0.101mm；此时，系统自动将X轴相对坐标设为0；

第三步，用程序实现对Y轴外中心找正；同样，系统把此时的Y轴相对坐标设为0，这样能够保证槽是沿半径方向；

第三步，编辑放电加工程序；选择圆形平动，Z向加工矢量为1.5mm，以保证贯通零件并且不会对下方槽体造成损伤，减寸量为前边计算所得数值M即放电间隙；利用机床的自动编程功能完成放电加工的自动编程；如果改进电极尺寸能够减少转角处电极损耗，保证小于R0.1的圆角尺寸；

加工完成后，调节分度仪，使零件沿A轴旋转180°，重复上面的加工过程，完成零件上周向第二个出油槽即异形槽的加工；对于另一柱塞来说，如图2所示异形槽能够更换电极加工；更换电极时将电极移动到安全位置，取下电极夹头更换电极，注意保证电极与电极夹头的重合性；调节分度仪，使零件沿A轴旋转90°，按照下述流程进行：新编找外边——X轴向移动L₂——Y轴中心找正——加工数控加工，进行电火花放电加工；加工完一个异形槽后，因为零件上还有其他需加工的异形槽，控制分度仪将零件旋转180°，加工完另外一个槽，完成整个加工过程；

实施结果：三种较复杂的形槽实现了由机械加工工艺方法改为电加工工艺方法，合格率提高到95％，加工效率是原来机械加工效率的2倍。

推广应用：加工方法可推广至其他异形槽的加工。对于加工硬度较大，如热处理后的4Cr13、2Cr13等材料，硬度大于HRC≥50，不易进行机械加工，可用此加工方法。

讨论与分析：粗加工和精加工使用同一个电极，粗加工的时候电极腐蚀比较大，对加工效率和加工精度造成了一定的影响。电极的设计和制作根据单位实际情况进行，如果有条件可试验紫铜和石墨电极，可能加工结果会更好。

本实施例实现了对三种异形槽的电加工。工艺简单方便，合格率由原来的50％，提高到了现在的95％。且为一次加工成形，加工效率是原来加工方法的2倍。