本發(fā)明涉及電火花電解加工，特別涉及一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法。

背景技術(shù)：

1、隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程不斷提高，各種高端制造技術(shù)領(lǐng)域?qū)饘俨牧闲阅艿囊笤絹?lái)越高。在航空航天、汽車制造、武器裝備等領(lǐng)域，高溫合金、鈦合金、鋁基復(fù)合材料等難加工材料得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。航空航天領(lǐng)域中，薄壁零件是指壁厚與高度的比值在1/5～1/8范圍內(nèi)的零件，如果小于這個(gè)值則可稱為超薄壁零件。在航空零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，存在大量超薄片零件，薄片零件廣泛存在于航空發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、撓性擺式加速度計(jì)、激光陀螺和平臺(tái)慣導(dǎo)中，例如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子中的接觸式指尖密封結(jié)構(gòu)、加速度計(jì)中的擺片、陀螺中的墊片等，許多微小精密器件的裝配精度需要優(yōu)于25～30μm。以指尖密封結(jié)構(gòu)為例，其壁厚與高度比甚至已經(jīng)達(dá)到1/50或者更小，相較于一般的薄壁零件，其加工更為困難，尤其是在精加工階段，工件或結(jié)構(gòu)的剛性已經(jīng)非常差。該類零件的高精度快速加工制造對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能的提高大有裨益。

2、目前，針對(duì)各種難加工的金屬材料超薄片狀結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的加工技術(shù)主要包括精鍛加工、數(shù)控精銑、分區(qū)循環(huán)逐層切削等，但是在精加工階段容易出現(xiàn)以下常見(jiàn)問(wèn)題：超薄工件受到夾持力和切削力作用產(chǎn)生彈性讓刀，引起較大的尺寸和形狀誤差問(wèn)題；工件的加工穩(wěn)定性差，在受切削力作用時(shí)產(chǎn)生彈性顫振導(dǎo)致無(wú)法正常加工，造成工件的表面質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)需要。目前主要的優(yōu)化方法包括優(yōu)化刀具加工路徑、刀具位置補(bǔ)償、設(shè)計(jì)專用抑制振動(dòng)夾具、優(yōu)化數(shù)控系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)等方法。但基于業(yè)內(nèi)從業(yè)人員的共識(shí)，尚未有針對(duì)超薄片狀長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的非接觸式的特種加工方法。如何針對(duì)超薄片狀長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)精密、高質(zhì)量、高效、低成本的加工成為了行業(yè)的難題，因此，有必要提出一種針對(duì)超薄片狀難加工金屬材料長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新型加工方法，以促進(jìn)特種加工技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明意在提供一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，解決了現(xiàn)有的加工方法對(duì)于超薄片狀長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量加工的問(wèn)題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，包括以下步驟：

3、s1、將待加工工件裝入電火花加工系統(tǒng)中，完成待加工工件與電火花加工電極絲的對(duì)刀；

4、s2、打開(kāi)冷卻液循環(huán)系統(tǒng)對(duì)待加工工件進(jìn)行冷卻降溫，打開(kāi)電源和電火花加工控制系統(tǒng)，電火花加工電極絲在xy平面內(nèi)預(yù)定的軌跡做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，完成初步加工；

5、s3、關(guān)閉電源，將完成初步加工的工件從電火花加工系統(tǒng)上拆下；

6、s4、打開(kāi)電解液循環(huán)系統(tǒng)，將完成初步加工的工件接入電源正極，電解加工線狀電極接入電源負(fù)極，并完成工件與電解加工線狀電極的對(duì)刀；打開(kāi)電源和電解控制系統(tǒng)進(jìn)行二次加工；電解加工線狀電極在xy平面內(nèi)預(yù)定的軌跡做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；

7、s5、完成二次加工后，斷開(kāi)電源，關(guān)閉電解液循環(huán)系統(tǒng)，將電解加工線狀電極和工件拆下，對(duì)電解加工線狀電極和工件進(jìn)行清洗，加工結(jié)束。

8、進(jìn)一步的，步驟s2和s4中，冷卻液和電解液采用外噴供液方式，從多個(gè)噴嘴下方的噴液孔噴出。

9、通過(guò)上述設(shè)置，供液方式主要分為外噴和內(nèi)噴兩種；外噴供液方式相對(duì)于內(nèi)噴供液方式而言：減少了成本，傳統(tǒng)的線電極加工需要在工件內(nèi)部預(yù)先開(kāi)槽孔，會(huì)提高加工成本；外噴供液有利于加工區(qū)域產(chǎn)物的排泄，從而提高加工定域性和加工質(zhì)量。

10、進(jìn)一步的，步驟s2和步驟s4中工作電壓范圍均控制在20-25v。

11、通過(guò)上述設(shè)置，電壓的大小會(huì)影響所加工縫的寬度，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)研究加工電壓對(duì)電解加工的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)提高電壓能夠顯著增大縫寬度，而電壓在20-25v能達(dá)到縫隙加工要求。

12、進(jìn)一步的，步驟s4的進(jìn)給速度范圍設(shè)置為2.0mm/min-20.0mm/min。

13、通過(guò)上述設(shè)置，縫寬隨著進(jìn)給速度的提高而減小，若采用低速進(jìn)給能夠在單位時(shí)間內(nèi)去除較多的材料，反之則去除較少的材料；在對(duì)電壓進(jìn)行控制后，此范圍內(nèi)的進(jìn)給速度都能實(shí)現(xiàn)所加工的縫寬；但為了提高加工效率，可以設(shè)置為20.0mm/min的進(jìn)給速度。

14、進(jìn)一步的，步驟s4中工件與電解加工線狀電極的初始加工間隙為150μm。

15、通過(guò)上述設(shè)置，初始加工間隙與線電極的直徑長(zhǎng)度存在一定關(guān)系，從而根據(jù)電極直徑確定此初始間隙；在此間隙條件下，能加工出對(duì)應(yīng)縫寬。

16、進(jìn)一步的，所述電火花加工電極絲與電解加工線狀電極材料均為不銹鋼，絲直徑為0.3mm。

17、通過(guò)上述設(shè)置，選用相同材質(zhì)的電極可以降低成本，且不銹鋼材質(zhì)在冷卻液和電解液浸沒(méi)下不易腐蝕；選用該直徑的電極符合縫寬設(shè)計(jì)要求，直徑過(guò)大則加工縫寬過(guò)大；反之縫寬則過(guò)小。

18、進(jìn)一步的，所述待加工工件的材料為高溫合金gh536，厚度不超過(guò)150μm。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本方案的有益效果：

20、1、本方案解決了現(xiàn)有技術(shù)中厚度小于150μm的超薄片結(jié)構(gòu)在切削加工方法中容易造成彈性顫振、應(yīng)力殘余的問(wèn)題，本方案通過(guò)兩步工序，在加工過(guò)程中先使用電火花慢走絲線切割加工進(jìn)行大余量去除，再通過(guò)絲狀電極電解加工進(jìn)行尺寸精加工與重熔層去除，可使得長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)上的點(diǎn)經(jīng)過(guò)組合加工后獲得加工質(zhì)量良好的表面，最終加工出長(zhǎng)寬比超過(guò)100的多道長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)。

21、2、本方案針對(duì)超薄片狀金屬工件受到夾持力和切削力同時(shí)作用而產(chǎn)生彈性讓刀與彈性顫振問(wèn)題導(dǎo)致無(wú)法正常加工，工件的表面質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)需要的問(wèn)題，本發(fā)明提出了電火花-電解組合加工方法，通過(guò)第一道工序完成初步材料去除的過(guò)程中，電極絲全程與待加工工件無(wú)接觸，不存在切削力導(dǎo)致彈性顫振等問(wèn)題，可以快速完成超薄片狀難加工金屬材料的初步材料去除。通過(guò)第二道工序能非常有效的去除第一道工序產(chǎn)生的熱影響區(qū)和重熔層。如果只使用電火花慢走絲線切割，雖然有冷卻液的沖刷，但是加工區(qū)域仍然會(huì)有比較嚴(yán)重的熱影響區(qū)存在。而通過(guò)本發(fā)明提出的電火花-電解組合加工方法，在后續(xù)實(shí)施例中可以看出，本方法最終加工得到的長(zhǎng)窄槽結(jié)構(gòu)，加工區(qū)域與未加工區(qū)域晶體結(jié)構(gòu)一致，元素組成一致，具有良好的物理性能，不存在加工后影響加工區(qū)域性能的問(wèn)題。

22、3、本方案的電火花加工電極絲與線狀電解加工陰極結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，制造周期短，加工成本低，裝配、拆卸方便；通過(guò)電弧燒蝕與電化學(xué)陽(yáng)極去除作用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任意導(dǎo)電金屬材料的去除，提升了本發(fā)明創(chuàng)新的加工方法的適用范圍。

23、4、利用本方案進(jìn)行組合加工過(guò)程中，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制線狀加工電極與線狀加工陰極的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)形成輪廓的發(fā)生線，具有加工柔性高、加工效率高、刀具成本低、加工穩(wěn)定性高等特點(diǎn)。與數(shù)控機(jī)床加工超薄片狀金屬零件相比，本發(fā)明提出的使用電火花-電解組合加工長(zhǎng)窄縫的技術(shù)，陰極更易于設(shè)計(jì)與更換，能更好的保證加工得到的結(jié)構(gòu)的平面度與垂直度，且沒(méi)有重熔層與熱影響區(qū)影響，加工時(shí)不存在抑制彈性顫振、彈性讓刀等問(wèn)題，能夠提高難切削加工材料零件的加工效率，降低成本，縮短加工周期。

技術(shù)特征：

1.一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，其特征在于：步驟s2和s4中，冷卻液和電解液采用外噴供液方式，從多個(gè)噴嘴下方的噴液孔噴出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，其特征在于：步驟s2和步驟s4中工作電壓范圍均控制在20-25v。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，其特征在于：步驟s4的進(jìn)給速度范圍設(shè)置為2.0mm/min-20.0mm/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，其特征在于：步驟s4中工件與電解加工線狀電極的初始加工間隙為150μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，其特征在于：所述電火花加工電極絲與電解加工線狀電極材料均為不銹鋼，絲直徑為0.3mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，其特征在于：所述待加工工件的材料為高溫合金gh536，厚度不超過(guò)150μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明專利公開(kāi)了一種長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的電火花電解組合加工方法，具體涉及電火花電解加工技術(shù)領(lǐng)域。步驟如下：將工件裝與電火花加工電極絲的對(duì)刀；電火花加工電極絲在XY平面內(nèi)做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；加工后的工件與電解加工線狀電極的對(duì)刀；打開(kāi)電源和電解控制系統(tǒng)，進(jìn)行二次加工；電解加工線狀電極在XY平面內(nèi)預(yù)定的軌跡做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；完成二次加工后，斷開(kāi)電源，關(guān)閉電解液循環(huán)系統(tǒng)，將電解加工線狀電極和工件拆下，對(duì)電解加工線狀電極和工件進(jìn)行清洗，加工結(jié)束。采用本發(fā)明技術(shù)方案解決了現(xiàn)有的加工方法對(duì)于超薄片狀長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量加工的問(wèn)題，提高了超薄片狀長(zhǎng)窄縫結(jié)構(gòu)的加工質(zhì)量和效率。

技術(shù)研發(fā)人員：李寒松,陳威,范書(shū)愷,曲寧松
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9