苏州市宝玛数控设备有限公司

 梅建恩

随着我国航空产业的飞跃发展，对钛合金材料使用的越来越多。飞机型号越来越多样化，所需的格栅形状尺寸越来越复杂。目前我国大部分都采用电火花来加工，由于格栅在加工时是有多角度的摆放后才加工的，这样就导致在加工时电极和零件接触后进行尖点放电，这种放电方式非常不利于加工，易结碳和产生电弧放电。这样就出现烧伤、结瘤和损伤电极与工件。某些型号的格栅在加工时零件平面跟电极形成的夹角达74度，孔与孔之间的壁厚只0.5mm，入口面呈刀口，加工中极易成缺口状影响质量要求，材料又是钛合金的，在这种情况下只能改变放电参数来获得稳定的质量，但是加工效率更低，拖延了工期。格栅结构的多样化使得所要加工的尺寸和形状很具有难度，要加工的2.53х2.53菱形孔的锐角只有16度，在加工过程中电极的尖角损耗很严重，这样就影响着质量和降低效率，同时频繁的更换电极增加了成本。由于钛合金是种难以加工的材料，以目前加工方式的加工效率远远跟不上航空制造业的需求量，所以寻求更佳的加工方法来解决质量和效率低两个问题，迫使我们研究多能场的复合加工。

目前采用单一能场的电火花加工格栅零件存在着几方面的缺点：生产效率较低，电极损耗较大增加了成本，质量不太稳定。电火花加工中，短路、断路、电弧脉冲等情况的出现使得有效的火花放电减少，从而影响了加工效率。由于表面张力、固液材料的粘结力等因素，放电过程中，被熔化的材料往往不能完全抛出，以到于影响了加工质量。因此我们对造成电火花单一能场加工时进行了分析，我们认为工件熔点高被熔化材料不易完全抛出，造成二次放电机率，超过放电加工机率，使得游离在放电间隙中的蚀除物逐步增多，妨碍了正常加工，使加工表面质量难以保证，效率随这降低，因此我们想到了增加一个超声波能场，用超声振动来辅助完善加工中蚀除微粒的排出，在加工中使工件和冷却介质随超声振动从而使二次放电机率下降，正常放电机率增加，从而保证格栅的表面质量和生产效率。

图1显示了我们在自行研发的高性能复合双能场电火花成型机上加工航空格栅的装置及加工演示，在电火花加工中引入超声波之前，首先，要把工装安装在机床的工作台上校正，再把格栅零件安装在工装上；其次，安装校正电极，即把电极和连接板组装在一起并一起安装在机床主轴上进行校正；接着，用电极在格栅零件上找到起始点位置；紧接着，在电控柜上设置好加工用的放电参数，在超声波控制器上设置好参数； 后，依次启动油泵、超声振动控制器和电控柜，进入加工状态。

当不加超声振动时,电火花精加工的放电脉冲利用率为5～10%;加上超声振动后,电火花精加工的有效放电脉冲利用率可提高到60%以上,从而提高了生产率2～20倍。愈是小面积、小用量加工，生产率的提高愈多。

有上述加工结果充分证明了如下结论：

航空用格栅零件双能场加工方法构思实用，操作简单、方便，其采用双能场的超声电火花复合的加工方法加工钛合金格栅零件，不仅在加工效率方面得到了很大提高、工具电极损耗明显减少，而且很大降低了电极成本，使格栅零件得到了更好的表面质量，使格栅零件的加工质量得到了很大提高。