編者按
針對陽極材料（liào）鎢錸（lái）合金的異形結構和電加（jiā）工難點，選用合理的（de）加工方法（fǎ），設計高精度裝夾工（gōng）裝（zhuāng），通過對線切割和電火花成形加工參數的摸索，解決了難熔陽極加工雙錐麵微小孔結構的精密加工問題。
01
序言
陽極使用的難熔合金材料WRe25鎢錸（lái）合金為粉末冶金方（fāng）法製造而成，具有硬度高、密度高和熔點高等特（tè）點（diǎn），具有優良的高（gāo）溫強度、抗蠕變性能和電性能，工作溫度可達2000℃以（yǐ）上。加工難點包括材料難加工（gōng），內孔異形（xíng）結構尺寸公差和幾何公差要求較（jiào）嚴，以及表麵質量要（yào）求高等。內孔（kǒng）異形結構中的微小孔結（jié）構與外圓同軸度要求＜φ0.01mm，雙（shuāng）錐錐麵結構角度公差滿足±10′，表麵質量最優達到表麵粗糙度（dù）值Ra＝0.4μm。
目前，加工雙錐錐麵結（jié）構和微小孔結（jié）構一般可采用機械加工、電火花線切割和電火花成形加工等方法[1，2]，有時也會選用超聲振動（dòng）輔助電火花複合加工[3]。經過對比（bǐ），采用機械加工製造異形孔，存在成本高、複雜孔加工困難等缺點，尤其對於難熔高硬度材料，加（jiā）工刀具易折斷，造成無法加工。複合加工成本相對較高且加工靈（líng）活（huó）性也較差。電火花加（jiā）工（gōng）可有（yǒu）效避免上述（shù）問題（tí）。
通過對難加（jiā）工材料的微小孔、雙內錐麵等內孔異形結構（gòu）的（de）精密加工（gōng）工藝分析，開展（zhǎn）電加工工藝研（yán）究，采用合理的加工方法，最終實現達到尺寸（cùn）和幾何公差及（jí）表麵（miàn）質（zhì）量要求。
02
陽極加工要求
陽極材料為WRe25鎢錸（lái）合金，外圓和端麵（miàn）對幾何公差（chà）要求較高，內部結構加（jiā）工要求也較嚴格，內錐孔錐角40°±20′和60°± 10′、φ（0.6±0.01）mm微小孔（kǒng）與（yǔ）外圓同軸度φ0.01mm以內（nèi），φ（0.6±0.01）mm微小孔長度（0.8±0.03）mm，錐孔（kǒng）角度（dù）公差最嚴要求為±10′，表麵質量達到表麵粗糙（cāo）度值Ra＜0.8μm。陽極如圖1所示。
圖（tú）1 陽極
03
加工難點分（fèn）析
1）陽極材（cái）料為難加工材料。鎢錸合金熔點為3180℃，密度為21g/cm³，硬度＞50HRC。相對於常規加工材料，鎢錸合金熔點約是（shì）鋼的2倍、鋁的5倍；密度約是鋼的3倍、鋁（lǚ）的7倍。其高熔點、高密度及高硬度特（tè）性給（gěi）加工帶來很大困難。
2）高精度內孔與外圓的同軸度要求高。陽極兩端雙內錐孔和中間（jiān）微小孔需要與外圓保證同軸度（dù）φ0.01mm以內，結構之間才能較好過渡，從（cóng）而避免出現結構錯位。為保證後續線切割能加工內孔成形，穿絲孔需要單邊留餘量≥0.1mm，φ0.2mm電極（jí）絲與放電間隙（xì）之和需要≥0.25mm，避免（miǎn）慢走絲加工時，因電極絲（sī）裝（zhuāng）夾偏離穿絲孔中心較大而（ér）造成短路。φ（0.6±0.01）mm內（nèi）孔的穿絲（sī）孔孔徑最大可達φ0.4mm。線切割絲徑與內孔如圖2所示。穿絲孔為深徑比達57的深小孔，並要求與外圓的同軸度＜φ0.10mm，可避（bì）免φ（0.6±0.01）mm內孔（kǒng）加工後留下穿絲孔痕跡。
圖2 線切割絲徑（jìng）與內孔
采用高速穿孔機加工φ0.4mm穿絲孔，然後采用慢走絲機床加工φ（0.6±0.01）mm內孔，進行2次裝夾（jiá）定位，加工出的孔很容易與外（wài）圓存在同軸度（dù）偏差。如何保證工序間加工出的（de）穿絲孔、內孔（kǒng）與外圓擁有較高的同軸度，也（yě）是加工難點之一。
3）線切割雙內錐孔與（yǔ）微小孔時易產生相互幹涉。線切割加工（gōng）40°±20′錐孔後，φ（0.6±0.01）mm微（wēi）小孔長度（0.8±0.03）mm易產（chǎn）生過切（見圖3），長度超（chāo）差。加工40°錐角時，主（zhǔ）切偏（piān）移量為0.1mm，再加上0.04mm放電間隙，當電極絲傾斜（xié）20°時，影響φ0.6mm微小孔60°方向孔口到60°端麵距離。
4 ）雙內錐孔精度和（hé）表麵質（zhì）量要求高。40°±20′和60°±10′錐角尺寸精度要求較高（gāo），並且全跳動值在0.02mm以內，表麵粗糙度值Ra＜0.8μm，對電加工工藝參數及（jí）電極製作都提出了較高（gāo）要求。
a）陽極微小孔過切實物
b）陽極微小孔過切尺（chǐ）寸
圖（tú）3 線切割錐麵後易產（chǎn）生中間孔長過切
04
解決方案（àn）
4.1 設計並製作高（gāo）精度裝夾工（gōng）裝
陽（yáng）極經過外圓和端麵磨削（xuē）後，需設計多道工序（xù）加工（gōng）內孔用的高精度裝夾工裝，以外圓和端麵為基準，進行陽極與工裝裝夾，保證內孔與外圓同軸度要求。
如果以圓形孔進行定位，則工裝主要存在以下問題。
1）由於工裝裝配孔內徑27mm加工過程中存在讓刀（dāo）現象，導致裝配孔底端有輕微錐角，與底（dǐ）麵基準麵不垂直，陽極裝配不到底麵。
2）需要陽極磨製件和裝夾工裝進行（háng）配磨，不適用於不同批（pī）次間加工。
改進裝夾結構，用 V 形（xíng）孔定位替換整圓孔定位，降（jiàng）低裝夾工（gōng）裝與陽極配磨要求，並要求φ27mm與陽極裝配間隙在0.005mm以內，降（jiàng）低胎具（jù）加（jiā）工公差要求（qiú），提高裝夾胎具的靈活性。改進前後裝（zhuāng）夾胎具如圖4所示（shì）。
a）改進前
b）改（gǎi）進（jìn）後
圖4 改進前後裝夾胎具（jù）
4.2 微小孔雙錐結構（gòu）高精度線切割加工
針對慢走絲線切割錐麵時φ （0.6±0.01）mm內孔（kǒng）幹涉問（wèn）題，采取（qǔ）加工時φ 0.6mm兩端孔口到（dào）端麵（miàn）距離分別留餘量0.2mm的措施。此時（shí）錐（zhuī）角需加工至24°。然後其餘錐孔尺寸和內孔長度轉至電火（huǒ）花成形加工（gōng）。線切割後中心微小孔形（xíng）貌（mào）如圖5所示（shì）。
圖5 線切割後中心微小孔（kǒng）形貌
4.3 高質量雙錐麵電火花成形加工
加工過程中考慮電極的設計尺寸、電（diàn）極表麵質量等因素，通過實踐與摸索，電極錐麵角度60°、40°分別設計為59.9°～59.95°、39.9°～39.95°，最終電極尺寸如圖6～圖8所示。
圖6 60°粗加工電極
圖7 60°精加工電極
圖8 40°加工電極（jí）
加（jiā）工過程中粗加工需要大能量去（qù）除餘量，然後精（jīng）加工深度達到尺（chǐ）寸公差要求，修光表麵達到工藝要求。加工過程中的參數，隨著零件表麵餘量的減少，低壓電（diàn）流和脈寬逐漸減小，間（jiān）隙放電電壓逐漸變大。電加工參數見表1。
表1 電加工參數
電極錐麵質量（liàng）顯著影響加工後陽極表麵質（zhì）量。如果用數控車床加工，因靠數控程序（xù）控製進行（háng）X軸、Y軸運動完成，在顯微鏡下觀察（chá）表麵有明顯的波峰波穀紋路，會影響陽極（jí）加工後錐麵的表麵質量；而采用手動車削，車刀安裝在小滑板上，靠手動沿導軌直（zhí）線（xiàn）加工出來，加工後的表麵較為平整。由此需采（cǎi）用手動（dòng）車削機床加工電極。數控和手動加工電極錐麵外觀對比如圖9所示。
a）數控加工電極（jí）表麵質量
b）手（shǒu）動加工電極（jí）表麵質量
圖9 數控和手動加工電極錐麵外觀對比
05
實施效果
加工後的陽極經過微小孔、雙錐孔及表麵質量檢測，全部滿足圖樣要求，微小孔實測值為φ0.603mm，與外圓同軸度為φ0.008mm，錐麵全（quán）跳動最優可達0.006mm。陽極檢（jiǎn）測值見表2，陽極（jí）外觀（guān）如圖10所示。
表2 陽極檢測值
a）整體外觀 b）俯（fǔ）視
圖10 陽極外觀
06
結束語
本文針對陽（yáng）極的異形內孔結構和鎢錸合金材料的電加工（gōng）難點進行工藝分（fèn）析與方案改進，通過線切（qiē）割與電火花成形加工相配合的方法，高效高質地完成（chéng）陽極（jí）內孔異形結構的加工（gōng），實現了高（gāo）精度（dù）裝夾定位、線切割（gē）加工微小孔大錐麵結（jié）構以及電（diàn）火花加工錐麵等關鍵技術突破，為類似難熔高密度（dù）材料的精密（mì）加工提供了參考。
專家點評
文章闡述（shù）了異（yì）型（xíng）難熔陽極的雙錐（zhuī）微小孔加工（gōng）難點和解決方案。根據同軸度要求設計製作高精度裝夾胎具，通過（guò）線切割和電火花（huā）成形加工相配合的方法，實現了難熔陽極的（de）微小孔線切割加工以及大錐麵電火（huǒ）花加（jiā）工等多項關鍵技術突破，為（wéi）類似材料的精密加（jiā）工提供了實（shí）踐經驗。
文章結構合理，分析全麵，思路清（qīng）晰，數據準確，在線切割和電火花成形加工方麵積累了豐富的（de）經驗。
編輯：能看正能量的短视频app（jiàng）精密加工http://www.dxqiumoji.com/
