特长锥孔的电火花加工_百度文库
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特长锥孔的电火花加工
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喷嘴的精密件加工要求及其工艺
更新时间:日
(1)带切向小孔的喷口
1)加工技术条件如下：
a．自由尺寸公差按光洁度(V)等级精度；
b．表面A、C和B的相互跳动量不大于0．08mm；
c．表面E和N对B的相互跳动量不太于0．08mm；
d．表面F、D对的不垂直度在长度5mm上不大于0.03mm；
e．孔T的中心线和D平面的不平行度在长度100mm上不大干3mm；
f．用30倍放大镜按标准件捡查A、D表面及H边缘之光洁度；
g．磁力探伤检查表面层裂纹；
i．允许在端面F及D，孔A及T的表面没有发蓝层；
i．硬度HRC≥65；
k．材料：XB5。
2)喷口加工工序及其说明见表5．24，批量生产采用。
NO.2毛料热处理&&中采用合会工具钢、轴承钢等毛坏材料有必要进行退火处理，其目的是降低硬度，改善切削加上性，细化晶体，减少组织不均匀性，提高韧性和塑性，消除应力，防止裂纹、变形。一般合金材料退火是在临界温度(800～900℃)以上20°-30°，在炉中保温一定时间，然后缓慢冷却。N0．6内腔型面加工& 喷口内腔由大孔、锥孔及中心孔_-二部分组成。根据零件结构特点，有两种加工方法：铰刀铰削和靠模镗削。
a．内锥面的铰削加工其要点是：
①铰削的精度和粗糙度取决于铰刀质量和切削用量。对它的要求是非常高的。在选择铰削用量时，要考虑锥孔的平均直径，加工余量取值0.03—0．05mm(轴向)较好；走刀量约为0．015mm／r；切削速度也应按各截面平均速度，一般粗铰v=1.2～4.8m／min，精铰v=0.74～1.9m／min(材料越硬取低值)。
②饺削的润滑液为再油或亚麻油。
&= 3 \* GB3&
③对铰刀除尺寸精度及表面粗糙度要满足要求外，还要日观检查刀刃有无毛刺、缺口、平直度；还要正确安装，保证饺刀中心线与零件旋转中心线的同轴度。
b、内锥面的靠模镗削加工& 该加工方法的生产率不高，精度和光度均不及铰削，多用于缺乏铰月或小批量生产时的一种临时工艺方法，此处不作介绍。
至于中心孔的铰削加工，一般铰削加小孔的孔径小于2.5mm。小孔铰削用铰刀多采用方棱(如4～5个方棱)。走刀量要缓慢、均匀，切削速度约2．4m／min其他要求与内锥而铰削相同。No.5、No.7切向孔的加工& 可以采用两种加工工艺：高速钻孔和电火花打孔。电火花打孔时，工序7必须在完成丁序5、6之后，丰要是为'r更好地定心和确定基准。工序5是加工切向孔的进口直为1的大于孔，钻头直径取0．8mm，高速台钻的主轴转速为15000r／min。．为了保证定位尺寸必须有精密的钻具。工序7是电火花打孔，选用的小型电火花机的最大打孔直径为声0.1mm。电火花加工时．零件的位置由夹具保证；孔的坐标位置靠零件与机床上的导向玻璃管的相互位置来保证。电火花打孔是利用电流脉冲通过工具电极(阴极)对零件(阳极)产生火花放电，加工出所需的孔径。因此，对工具电极必须进行一些准备工作：
①工具电极材料的选择：一般常用的是钨丝或钢丝。铜丝打孔效率高，价格便宜；但是打孔时损耗大，孔的锥度大，刚性差，易弯曲；钨丝正好相反，各有利弊。当孔直径小于0.4mm时，选用钨丝为宜。
②工具电极自往的选择必须考虑打孔扩张量，即双侧间隙2a；另外要计人侧向放电所引起的锥度误差，它们与放电规准有关。
③工具电极直径的修改方法：
钨丝可采用腐蚀法，即用40％的氢氟酸(HF)水溶液和相对密度为1．42的硝酸(HNO3)：合液(萁比例为HF：HNO3=4：1)，按每分钟腐蚀照为0.01mm对浸没的钨丝减小直径，也可用钨丝镀铜法增大其直径。铜丝可用逐渐减小直径的一套柁丝模经多次拉丝而减小卣往；也可腐蚀法减小直径，腐蚀液为50％的NHO3(卡订对密度为1．24)。经过尺寸修正的工具电极必须矫直。电火花加工的孔表面质量有许多缺陷：表面有许多小坑和被腐蚀的斑点；表面硬度增加，孔呈喇叭形。为改善表面质量，一般放电规准尽可能选低档；工具电极表面光度要高；电极头部倒圆；工具电极振动要小；电极送进速度均匀；防止弧光放电；进行铰孔等。No.13-N0.18外圆和锥面的磨削加工& 前而工序已完成对零件外表面加工，表面粗糙度未达到设汁图要求，都留有加工余量，有必要进行磨削。另外在磨削前有必要对零件进行热处理，以达到技术条件中要求的硬度。磨削是在完成工序13之后．并以内锥面作为定位基准(要用专用夹具)，在外圆及平面磨床上进行。为了保证磨削加工质量．防止产生磨削裂纹，应注意以下几方面：
①选择高精度的小型磨床，主轴的跳动量小于0.003～0.005mm。
②夹具夹在机床上之后，对与零件基准面相配部分进行修磨。
③选择合适砂轮(含硬度、粘结剂、粒度等)，并经常修整砂轮，以保持锋利，减小磨削温度。
④选择合适的磨削工作参数，一般切削深度为0.01～0.015mm，砂轮速度20～30m／min、零件转速300r／min，走刀量0.2ram。采用油料冷却液。
N0.13、N0.21内型面及No.23中心孔的研磨& 内型面的研磨方法很多，如可用卧式磨
头、立式钻床或专用立式研磨机、卧式电火花研磨(抛光)机等，应根据零件几何形状和尺寸大小，吼及现有设备选择j研磨是提高零件表面质量和精度等级的精细。
对于采用卧式研磨头的内型面的研磨心注意以下儿个问题：
①卧式研磨头主轴的跳动茸要小。
②研磨棒由生铁材料制成，要用靠模砂轮打磨其型面。研磨的准确度直接影响内型面的精度。
③研磨分为粗研和精研，研磨余量不同：粗研时大孔为0．05～0．08ram，锥孔为0．0l～0．014mm；精研时大孔为0．01～0．056mm，锥孔为0.0l～0.25rmn。
④研磨用油膏配制成分：氧化铬70％～75％、分解油脂20％～25％、硅酸2％、油酸2％、碳酸氢钠0.2％。也可以采用氧化铝70％、油酸17％、硬脂酸10％、煤油3％配制而成。对于中心孔的研磨，一般枉台钻上进行，喷口零件装在带滚动轴承的中心孔夹具上，研磨棒装在主轴上往复上下及旋转运动。!
研磨中心孔时，要防止三种故障：
①锥度& 为此要在大圆孔中加导套，并勤换研磨棒。
②中凸形& 为此要保证主轴中心线与央具定位呵或机床底座垂直度。
③棱度或椭圆度& 为此要采用带旋转的专用夹具，而不手持零件。
至于切向小孔的研磨如同中心孔研磨方法。
No.24、No25端面研磨& 一般小量生产采用研磨乎台，可手持零件，或手持与喷嘴相配夹具，或用与喷嘴相配心棒固定喷嘴后夹在钻床上轴上进行研磨。批量生产可采用专用双面研磨机或振动研磨机．研磨的平面度可达0.005mm。研磨平面时研磨膏的配方：煤油52％、锭于油或变压器油16％、滑油5％，精研用油膏(3～7um)28％、粗研用AL2O3(20—30um)28％。NO.29成品检验按设汁图及其技术条件对零件表面质每、形位公差、相对关系尺寸等进行检查。
①内型面及中心孔的粗糙度检验，先挑选一两个零件，剖开送计量室进行仪器检定合格后，作为标准件，其他零件采用60倍双管放大镜目视对比检查。
②技术条件中形位公差的检验采用各自的专用测具进行。
③喷口及切向孔尺寸采用光学投影仪或世规插入孔口等方法检查。
④切向孔中心线与大圆端面距离可用机械测量法(试制时)、投影仪检验法、量具检验法(适合批量生产)。前面用了大壁篇幅较全面地介绍了带切向小孔喷口零件主要加工工序的工艺方法及相关的注意事项，让读者对喷嘴中典型精密件制造工艺有所认识．为保证其精度和表面质量，工艺过程是相当复杂的。有必要补充说明的足：
1)上述加工工序及采用的工艺手段是我国早期喷嘴精密件采用的制造：工艺。显然与目前制造工艺水平相比有些落后，然而必要工序是必不可少的，对产量不大的喷嘴制造仍有参考价值。
2)据到国外喷嘴专业生产厂(或公司)参观过的人员介绍，大批量喷嘴生产i如全自动燃油(气)燃烧器上的喷嘴，在庞大的流水线上，从投料到整个成品进到包装盒全过程，仅见个别工人在一个透明窗前抽查喷嘴喷雾情况，发现雾锥中出现油道的则剔出，整个生产线卜几乎无人看管，达到高度自动化程度。也了解到该喷嘴所用材料是加工性很好的材料，如喷嘴壳体是黄铜，喷口也是易于加工的特殊合金材料。中心孔采用高精度加工机床，钻头是高强度材料精细加工而成。如果钻孔的上艺参数最佳，小孔的加工质量也可保密的。至于更多的工艺和设备细节无法了解，因为任何产品的制造工艺是绝对对外保密的，这也是不言而喻的。
(2)Y型喷嘴的喷口
1)棒材先行退火处理，以利加工。
2)车削加工外形尺寸及台阶孔。
3)采用光学定位加工机床，钻各相交小孔，是该零什关键工序。
4)孔径1.3为进气(汽)孔，孔径1.2为进油孔，尺寸公差很小，加工时由控制钻头尺寸保证。
5)孔径2.1为油、气混合孔，第一次形成油膜；受介质(高压空气或蒸汽)的作用而加速从喷口喷出，形成第二次环形油膜锥，然后破碎为雾滴。因此，为保征该孔内表面粗糙度，必须研磨。
6)表面B要与分油盘相配，为保证密封，也必须研磨。
7)该喷嘴为燃用重渣油燃烧设备用，喷门必须耐磨，故经淬火处理，以提高硬度。
(3)离心甩油盘的喷口
我们示出部分离心甩油盘，为了保证燃油周向分布的均匀性，防止在燃烧室出口出现固定热点，延长涡轮叶片工作寿命．对甩油盘上喷油孔提出了严格加工及检验要求，简要介绍如下：
1)加工要求& 如透默ⅢC的甩油盘上9个沿周向均布的油孔直径为3，相互孔距之差小于0.2mm；WZ8的甩油盘上共12个1.7±0.05的甩油孔，错开分两排(有夹角)沿圆周均布，孔的中心点轴向允差为0.2、周向允差为0.1，孔的锥度允差为0.1。
2)流量小均匀性要，在0.1 MPa下收集的流量不均度为±5％；WZ8在0.5MPa下6个预分配孔的燃油不均匀度为±5％．
3)油孔加工艺WZ8(国外Arriel)的甩油盘上的油孔在国外采用电火花加工，有专用夹具，工具电极为铜丝；在国内采用钻孔法加工，由熟练老工人利用专用工装进行，然后进行细心修磨。并且对加工钻头进行尺寸分组，同一甩油盘必须用同一尺寸组的钻头，以保证孔的尺寸公差同一性(如同时为正或为负公差)。巧妙的工艺措施既满足了加工要求，又节省了从国外引进专用电火花加工夹具的费用。
(4)组合式装置的空气涡流器
现役的大中小型航空发动机及其改型燃机的燃烧室上不少机型采用了组合式空气雾化装置．空气旋流器与中心(多为单路或双路压力)组成不可分离的燃油雾化装置。一、二级空气旋流器各有其重要作用。因此，对组台体有严格的尺寸公差和形位公差要求。如此严格的要求，采用一般极料成型件(冲压加工)组焊很难满足其要求，并且需要很多套冲压成型模具投组合焊接工装。国外采用熔模精密铸造工艺使制造过程大为简化，节约材料，其精度也可满足
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8a69fae87f3e9b6bad49d45关于电火花加工小孔、深孔转机械加工工艺研究
摘要：本文通过工艺转化，采用车铣复合加工中心与深孔钻取代电火花来实现小孔和深孔的加工，解决了电火花加工带来的表面质量和尺寸精度差等一系列问题。此工艺转化在很多类似零件的加工中得到了广泛应用，为科研生产的高效推进提供了有力支撑。
　　目前，多数喷嘴零件的进油孔的长径比都超过20（属于深孔范围），而出油孔孔径都比较小（一般在φ0.5-φ1.5左右）。在一般车床或钻床上加工深孔时，往往出现钻头打飘和磨损较快的现象，导致无法保证孔径和相关技术条件要求；使用钻削方法加工小孔时，小钻头又容易折断。于是，电火花便成了一种普通的加工小孔和深孔的替代方法。但采用电火花加工（电腐蚀）孔时，在加工表面形成一层硬化层，表面粗糙度差，且电火花加工深孔时也常出现孔径带锥度现象，严重影响喷嘴流量试验结果，通常在进行喷嘴流量试验调试时，需要对电火花加工的孔进行研磨，以提高其表面质量。除此外，电火花加工效率远远低于机械加工，在很大程度上影响了科研生产研制进度。为解决电火花加工带来的问题，特进行加工工艺转换的工艺攻关。
　　2几种典型零件的加工工艺转化
　　2.1笔杆式长喷嘴的加工和改进介绍
　　2.1.1改进前采用电火花加工喷嘴的情况
　　该零件（见图1）为典型的深孔零件，长径比大于25，材料为GH2132。此孔一直采用电火花加工，由于加工余量大（从实体开始加工），加工效率低，一般加工一件零件需要8小时（为减小零件中心孔的锥度，电参数控制的比较小，因孔深大，电极损耗快，需经常更换电极），严重影响生产进度。而且孔径锥度较大，出现无法在全长上保证孔径值。除此外，零件的加工表面形成腐蚀层，使其表面粗糙度差，而由于该孔为喷嘴工作时的进油孔，也是进行流量试验时的滑油进油处（见图2），采用电火花加工后，会对后续流量试验产生一定影响。
图1喷嘴示意图
图2喷嘴示意图
　　2.1.2利用长钻头在普通车床上加工喷嘴深孔（φ4X107）的情况
　　为解决2.1.1中提到的一些问题，起初我们尝试在普通车床（因普通车床上方便控制进给和转速等）上使用一般合金长钻头加工零件，钻头磨损较严重，导致零件进口与孔底尺寸不一致（带锥），而且钻头易折断。在进行了几次加工参数的调整和更换钻头后，效果都不明显，钻头寿命均很短。通过试验证明，采用长钻头加工不是一种理想的方法，对提高产品质量和加工效率未起到作用。
　　2.1.3利用枪钻设备加工喷嘴深孔（φ4X107）的情况
　　在进行完2.1.2节的试验后，我们经过讨论和研究，决定采用枪钻进行加工深孔。枪钻是一种高效的加工方法，该设备上前后部有两个导套，能减少普通钻床上加工时钻头发飘的现象。又枪钻钻头呈扁三角型，且其中有冷却孔，其有效部分短，能将铁屑顺利地排出，避免了发生挤削等现象。对加工孔径公差不太严（公差在0.2mm左右）的深孔有比较大的优势。为此，我们对一批零件尝试了枪钻加工，因其加工时采用直进式方式，大大缩短了加工时间，由于刀具的冷却充分和铁屑排出顺畅，刀具磨损较慢。加工该批零件只修磨一次刀具，加工完该批零件总共花了一天半时间，加工效率比电火花提高了近10倍。除此外，零件加工质量稳定，光洁度有了很大提高。
　　2.2起动喷嘴的加工和改进介绍
　　2.2.1采用电火花加工起动喷嘴喷口的情况
　　该零件（见图3）属于燃油喷嘴（离心式）的核心件，材料为Cr12,其外圆上2-φ0.6的小孔为两处进油孔，燃油进入后在内锥面处形成旋流再经喷油口喷出，给燃烧室提供符合各项指标的油。零件在进检前需进行流量试验，应满足燃油流量、喷雾锥角及燃油分布不均匀度等指标检测。由于进油孔与出油孔孔径差别不大，因此，进油孔孔径对流量影响很大，其表面粗糙度差会影响燃油流量的分布。之前，一直采用电火花加工，因为无专用夹具，两孔的位置度很难保证，且表面粗糙度差。由于孔径小，加工时电极很容易发生弯曲现象，导致小孔孔径超差和带锥，又因孔径小，无合适研磨棒对小孔表面进行研磨，所以无法提高表面光洁度。零件进行流量试验时，经常出现燃油分布差，甚至有油道子，而且流量值偏大，从而导致其所组合成的起动喷嘴的点火实验成功率低。
　　2.2.2利用台钻加工起动喷嘴喷口的情况
　　为尝试小孔的钻削加工，我们购买了非标专用的钻头φ.55和铰刀φ0.6，其柄部均为φ1（因1mm以上的夹头比较普遍一些）（见图4和图5）。
　　因小孔进口在零件圆弧面上，为防止钻头打飘，特将专用钻模的引导设计成弧面与零件外圆贴合（见图6）。在进行零件加工时，全过程都为手动进给，因设备陈旧且底座未固定（自由摆放在工作台面上），加工时，整个设备振动很大，又夹具引导长，钻头悬出部分约20mm，在切削深度才0.5mm时，钻头便断裂。为减少机床振动，我们用重物压在台钻底座上，并尽可能减少钻头悬空长度，在加工第2个孔到刚钻穿时，钻头被折断。经分析，主要是该两孔中心未过零件中心（存在偏距），导致钻头钻穿时，钻头一部分仍在切削，而另一部分未切削，形成不均匀受力，导致钻头断裂。因考虑台钻自身精度等方面约束，且该零件孔径太小及加工所用的微型刀具悬空太长，我们决定放弃在台钻上加工，改由精度高的车铣复合加工中心将零件一次成型加工。
　　2.2.3利用车铣复合加工中心加工起动喷嘴喷口的情况
　　在进行数控转换时，我们计算好孔深后，将钻头夹持部分增多，减少其刀刃有效长度，在钻削前，先用铣刀在弧面上铣削个小平面，再用φ0.55的钻头进行钻削，这样防止了在钻头进入是发飘。因首次加工这种偏心小孔，我们采用低转速和低进给，在即将钻穿时，钻头断裂。我们分析，在车铣复合中心上加工，消除了台钻的不稳定因素，而且缩短了钻头悬空长度，但仍出现断钻头现象，可能加工参数不合适，经过多次提高转速和进给的尝试，最后，钻头顺利加工了两个孔，孔径合格，但在钻削第3个孔时，钻头断裂。为此，我们分析，很大可能是因为钻头钻穿时受力不均导致断裂。为验证此问题，我们在安排加工程序时，将两孔的加工排在钻中心孔φ3.47之前，即加工小孔时为盲孔加工，深度不变。在使用摸索好的参数进行加工，结果显示，钻头寿命大大提高，一根钻头可连续加工30个孔，而且孔径稳定。通过对零件进行计量和显微镜测量，小孔孔径、表面粗糙度（剖开检查）及位置度均满足图纸要求。
　　3钻削加工深孔和小孔的技术推广应用
　　前面我们讲到了两种典型零件深孔和小孔转钻削加工的例子，为提高生产效率，保证产品质量，我们将多种零件的深孔和小孔进行了钻削转换。进行深孔加工的零件主要有喷油管（孔的规格为φ4.5&84）、导管（孔的规格为φ3&59）、喷嘴壳体（孔的规格为φ4.5&86.5）等十多种。小孔进行钻削加工转换的有喷油嘴（见图7、图8）、支柱（见图9）及螺堵（见图10）等零件。
　　在对几种零件的深孔和小孔的加工进行钻削转化中，经过工艺加工方法、数控加工参数及刀具选择等方面的摸索和验证加工，实践证明，该项工艺转换已获得成功，并且在类似零件的加工中有很好的推广和应用效果，极大地提高生产效率和产品质量。在该项工作中所累积的经验，也能给今后的新机科研生产提供很好的借鉴，使其得以广泛应用，从而降低生产成本、缩短生产周期及创造更大的价值。
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