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1、《电加工与模具》2004年第1期工艺·装备叶片气膜孔的电火花加工工艺研究盛文娟(沈阳黎明航空发动机(集团)公司技术中心,辽宁沈阳110043)摘要:叙述了高速电火花小孔加工的工作原理和加工工艺。通过实际工件的加工试验,得出叶片型面上小孔的最佳加工工艺参数,采用此工艺方法加工后的小孔,其表面质量、尺寸精度、形状精度均符合设计要求,为叶片型面上的小孔加工提供了一种可靠、实用的方法。关键词:电火花加工;再铸层;脉冲宽度;放电间隙 随着航空制造技术的发展,航空发动机的性能在不断提高,要求发动机零件精度高、性能好、寿命长,因此在设计上采用了许多新技术、新材料、新
2、结构,导致零件的结构形状复杂,加工精度、表面粗糙度要求高,对表面质量还有特殊的要求,如无重铸层、无裂纹、无腐蚀等。如某型号机涡轮叶片,其型面上有大量的气膜孔,用于冷却散热。这些孔沿叶高方向线性排列,孔+0.1+0.1径非常小,通常为<0.30mm和<0.50mm,这些气膜孔根据气体流动的方向,在复杂型面的零件图18轴高速电火花小孔加工机上,空间分布位置相当复杂。每排气膜孔的轴线与(1)由于采用单电极,因此控制精确,孔的表面表面夹角很小,形成斜孔,而各排气膜孔的角度多质量易保证。变,孔的位置度要求高,通常在<0.15mm范围内,(2)高压内冲液加工强化了放
3、电蚀除作用,加其位置度为空间位置。仅仅依靠传统的切削加工方工效率高。法很难实现,甚至无法完成这些孔的加工。我们采(3)可实现复杂空间位置孔的加工。用高速电火花小孔加工工艺解决了这一难题。(4)加工孔的深径比大,可达到300:1。1 高速电火花小孔加工工作原理(5)使用水质工作液,安全性好。(6)与多电极加工相比,电极的制造、装夹方高速电火花小孔加工技术是近几年新发展起来便。的,其工作原理是:工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电,靠放电时局部、瞬间产生的高温把金属2 高速电火花小孔加工工艺分析蚀除,工具电极采用金属管,管中通入高压的工作液高速电火花小孔加
4、工是电火花成形加工的一种(去离子水、蒸馏水、乳化液等)。加工中,工具电极应用和延伸,小孔加工的特点是:①加工面积小,深作高速旋转和伺服进给运动,同时高压水质工作液度大,直径一般为<0.3～2mm,深径比可达300∶1;从电极管中喷出,迅速将电蚀产物排除。②小孔加工绝大部分时间处于盲孔加工状态,排屑高速电火花小孔加工装置由床身、脉冲电源、工困难。作液净化及循环系统、电极密封夹头及导向器组成。由于工具电极截面积小,易变形,不易散热,排图1所示是一台8轴高速电火花小孔加工机。屑困难,因此电极损耗大。工具电极应具备刚性好、高速电火花小孔加工方法的优点有:容易矫直
5、、加工稳定性好和损耗小的特点,如空心黄铜管或空心紫铜管等。加工时为了避免电极弯曲变收稿日期:2003-10-30作者简介:盛文娟,女,1963年生,工程师。形,还需设置工具电极的导向器装置,增加电极的刚·48·©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.工艺·装备《电加工与模具》2004年第1期度,保证加工稳定性和加工精度及运动轨迹的一致为了保证加工的表面质量和精度,高速电火花性。小孔加工必须满足表1所列的工艺条件。表1 高速电火花小孔加工的工艺条件条 件说 明水质工
6、作液加工速度:水质>油质强迫排屑冲水压力>8MPa,在保证工件尺寸精度前提下,放电间隙要大,提高加工速度。材料为黄铜时,电火花加工性能好于紫铜,加工稳定,加工表面粗糙度值低,强度好,机械加管状工具电极工性好,电极弯曲时易矫直,但成本较高。采用导向器装置增加电极刚度,保证加工稳定性和加工精度及运动轨迹的一致性。机床的运动精度、刚度要好伺服进给合适,是保证小孔加工精度的设备条件之一。小峰值电流避免工件烧伤,降低电极损耗,降低表面粗糙度值。小脉冲能量降低表面粗糙度值,避免出现微裂纹和较厚的再铸层。 在满足以上条件的前提下,为达到预期的工艺指标,加工参数和电规
7、准的确定,应根据孔径的大小、加工精度、深度、机床条件等因素综合加以考虑。小孔加工的主要工艺指标为:表面粗糙度、加工精度、生产率(蚀除速度)和电极损耗率。加工过程中对工艺指标起重大影响的主要因素有脉冲参数、工具电极、工件材料和工作液压力等。在实际生产时要考虑这些因素之间的相互制约关系和对工艺指标的影响,找出加工过程中的主要矛盾———稳定性与图3 涡轮叶片气膜孔结构简图生产率,采取相应的措施———伺服进给合适、放电间3.1 加工方法的确定隙大、抬刀灵活适度、采用高压水冲液,确定可牺牲在叶片上加工气膜孔,用传统的机械加工方法的指标———电极损耗与表面粗糙度。无
8、法完成,只有采用特种加工方法才能实现。采用3 高速电火花小孔加工工艺实例激光加工
