CN104801794A - 核泵用标准测定管窄槽的电火花成型加工方法 - Google Patents

Abstract

一种核泵用标准测定管窄槽的电火花成型加工方法，包括以下步骤：1)将工件夹具置于磁力吸盘上；2)设定XY坐标原点为被加工件轴心；3)将电极夹具置于3R夹具头中夹紧；4)根据被加工件结构制作截面形状为矩形或圆柱形电极以及圆盘电极，分别用来加工矩形槽、圆孔和环型槽；5)把电极固定在电极夹具上；6)通过标准块进一步修正电极端面尺寸；7)设定刀位点Z坐标与工件上表面重合；8)向加工槽内注入工作液。9)选择合适电规准，编写加工程序；10)根据图纸要求将电极下降到指定深度，在测定管内壁加工对应微型结构。从根本上解决了测定管壁微细窄槽的难以加工的问题，并且提高了零件的加工精度，提高生产效率。

Description

核泵用标准测定管窄槽的电火花成型加工方法

技术领域

本发明涉及作业、运输、能源领域，尤其涉及专门适用于处理特殊金属制品或为在金属制品上获得特殊效果或结果而专用机械加工，具体地说是一种核泵用标准测定管窄槽的电火花成型加工方法。

背景技术

现代制造行业开始关注硬质材料、复杂曲面的工件的研究。像超级合金、钛合金、工具钢这样的硬度较大的材料，具有硬度大，加工难度高的特点，而这些材料往往应用于航空航天、自动化、医疗器械等比较重要的部门和行业，高硬度材料对传统机械行业而言是一个巨大的挑战。而电火花加工是利用放电产生高温来蚀除材料的，不受工件材料硬度、强度、韧性的影响，还可以实现复杂形状的成型，电火花加工较传统加工具有更大的优势。

微小零件以及包含有微细结构的零件被广泛应用于军工、航空航天、核工业等重要的领域。随着科技的不断进步，各行业对于窄槽的要求也越来越高。不仅体现在窄槽的精度的提高，同时表现在各种复杂型腔内部的微细结构的需求，例如核泵测定管内壁的微细窄槽。我国目前采用的微细结构加工方式主要包括车削、铣削、磨削、电化学、三束加工、电火花加工等。从加工成本、加工效率、加工精度、加工材料的要求等因素考虑，车削、铣削、磨削等传统的加工方法，由于刀具刚度、尺寸、易磨损等因素的限制，难以加工出宽度小于1mm的微细窄槽，尽管采用高刚度和高加工精度的机床在一定程度上可以解决这些问题，但其加工成本将显著提高；电化学加工、三束加工方法可以加工微细尺寸结构但存在或尺寸精度较低且工艺复杂、或深宽比较小、或零件尺寸受限制等问题。电火花加工技术的出现一定程度上解决上述问题。电火花加工技术可以利用电极加工出微细结构，若要保证微细结构在零件上的相对位置以及表面质量，稳定的加工电源外，需要保证电极形状符合要求、电极的定位与夹紧至关重要。现有方法中，通过将电极夹持在由两个平行板构成的缝隙内实现夹紧，但此时电极仍处于欠定位状态(六个自由度只限制三个)，无法准确定位，同时当因电极损耗需要更换电极时无法保证替换后的电极加工位保持不变；并且利用该夹持机构无法装夹圆盘电极，因而无法加工内壁环形槽等结构。此外，多位置加工时则需要借助进给系统完成，普通夹持机构的进给运动采用千分调节装置属于手动装置，缺少放电间隙监测及控制装置，无法实时控制Z向进给运动，因此无法实现多位置、多种形状结构的加工，难以保证多个结构间的相对位置尺寸，加工过程受极大制约，使用不便。综上，需要一种易于操作且经济实用的加工方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种核泵用标准测定管窄槽的电火花成型加工方法，从根本上解决了测定管壁微细窄槽的难以加工的问题，并且提高了零件的加工精度，提高生产效率。

本发明的目的是这样实现的：该核泵用标准测定管窄槽的电火花成型加工方法包括以下步骤：

1)将工件夹具置于磁力吸盘上，固定好被加工件；

2)3R夹具夹持分中器，设置坐标XY原点为被加工件中心；

3)根据被加工结构形状选择合适电极夹具，将电极夹具置于3R夹具头中夹紧；

4)在考虑放电间隙条件下，根据被加工件结构制作截面形状为矩形或圆柱形电极以及圆盘电极，分别用来加工矩形槽、圆孔和环型槽；

5)把电极固定在电极夹具上，电极与工作台的平面度由夹具保证；

6)通过标准块进一步修正电极端面尺寸；

7)设定刀位点Z坐标与工件上表面重合；

8)向加工槽内注入工作液；

9)选择合适电规准，编写加工程序；

10)根据图纸要求将电极下降到指定深度，在测定管内壁加工对应微型结构。先进行粗加工，设定加工深度为规定尺寸的85～90％；重复步骤6)、7)，进行半精加工，设定加工深度为规定尺寸的90～95％；更换电极后，重复步骤5)～8)，进行精加工到规定尺寸。

所述加工方法在电火花加工机床上进行，加工机床包括放电间隙监测及反馈系统、SVC回路电源、工作液循环过滤系统、XY轴进给系统、设置在XY轴进给系统上的工作槽、设置在工作槽内的磁力吸盘、装配在磁力吸盘上的标准块和工件夹具、Z轴进给系统、装配在Z轴进给系统上的3R夹具头、装配在3R夹具头上的电极夹具以及C轴旋转系统。

作为优选的，所述工作液为FP-30。

工件夹具选用设置在加工槽内的虎钳或三爪卡盘。

电极可采用紫铜电极或铜钨合金电极。

本发明具有的优点及积极的技术效果是：对绝缘介质中的电极和工件施加高电压使材料熔融、升华从而实现被加工形状、尺寸表面精度；不受材料硬度的影响、加工过程中没有机械力的存在，保证了产品的稳定性；设有电极夹具联接电极和3R夹具头，并实现电极形状的在线修整，提高加工的精度；采用修整电极进行粗加工、半精加工，更换电极进行精加工的方法，保证加工效率和加工质量；此外，利用标准块可以实现电极的在线加工及修整，进一步降低了因更换电极带来位置精度误差从而影响加工质量问题。因此，可改善电火花加工效率低的问题，并且提高了加工质量，保证了加工精度；在单个机床上同时完成多个位置、多种形状的电极制备和加工；实现整个流水作业，提高了加工效率，降低了劳动强度。

工作液(绝缘介质)可在绝缘间隙中提供放电能量的积累，具有压缩放电通道、排除蚀除产物、冷却等作用。选用合成系高纯度碳氢素系溶剂FP-30作为工作液，不同于传统的第一石油类工作液(如航空煤油)，其具有清洗效果好、干燥性能优良、无斑点、防锈蚀、可循环利用、废液易处理、清洗成本低、无刺激性气味、无毒、粘度低、易于排除加工屑、引火点更高(70℃以上)等优点，使用更加安全可靠。

SVC回路电源有效保证一次放电脉冲宽度时间内有效放电时间相同，从而保证加工过程中放电间隙大小一致且单个脉冲放电能量相同。与传统电源相比，在相同的电参数条件下，不会由于加工间隙大小不一致、极间放电状态不稳定而使各单次放电量差异过大而造成的表面质量问题，从而保证了被加工表面的表面粗糙度。

伺服进给系统通过实时监测放电状态进一步控制放电间隙的稳定，保证放电间隙大小一致。进而实现了微细尺寸的高精度加工，极大提高了加工质量。

附图说明

图1是本发明装置结构示意图；

图2是本发明矩形或圆柱形截面电极夹具的结构示意图；

图3是本发明盘形电极夹具的结构示意图；

图4是核泵测定管的被加工结构示意图；

图5是极间放电的五种状态示意图。

附图标记说明：1工作槽、2XY轴进给系统、3标准块、4工作液循环过滤系统、5放电间隙监测及反馈系统、6SVC回路电源、7Z轴进给系统、83R夹具头、9电极夹具、10被加工件、11工件夹具、12磁力吸盘、13平头螺钉、14电极、15夹具体、16自锁紧固螺母、17轴套、18环形电极、19轴套、20夹具体。

具体实施方式

以下结合图1～5，通过具体实施例详细说明本发明的内容。该核泵用标准测定管窄槽的电火花成型加工方法包括以下步骤：

1)装夹待加工件：将工件夹具11置于磁力吸盘12上，固定好被加工件1。工件夹具可选用设置在加工槽1内的虎钳或三爪卡盘装夹被加工件10；

2)设定被加工件的XY坐标：3R夹具头8夹持分中器，XY坐标原点即为被加工件10中心；

3)装夹电极夹具：根据被加工结构形状选择合适电极夹具9，将电极夹具9置于3R夹具头8中夹紧；

4)制作电极：在考虑放电间隙条件下，根据被加工件的结构制作截面形状为矩形或圆柱形电极以及圆盘电极，分别用来加工矩形槽、圆孔和环型槽；

可根据图4所述的的加工结构制作两类紫铜电极毛坯，一种为环形，通过图3所示的盘形电极夹具装夹，通过调整自锁紧固螺母16将环形电极18安装在位于夹具体20上的轴套17、19之间；另一种为矩形或圆形截面电极，通过如图2所示电极夹具装夹，通过平头螺钉13将电极14可调地固定在夹具体15的固定槽内。考虑电火花的放电间隙，在毛坯上分别制作与结构对应的电极薄片。

5)把电极固定在电极夹具9上，电极与工作台的平面度由夹具保证；

根据被加工位置结构选择电极并装夹在电极夹具上，通过标准块修整电极到符合要求。

6)通过标准块进一步修正电极端面尺寸；

7)设定刀位点Z坐标与工件上表面重合；

8)向加工槽内注入工作液FP-30；

9)选择合适电规准，编写加工程序，调整至图5所示的电火花放电状态；

10)根据图纸要求将电极下降到指定深度，在测定管内壁加工对应微型结构。先进行粗加工，设定加工深度为规定尺寸的85～90％；重复步骤6)、7)，进行半精加工，设定加工深度为规定尺寸的90～95％；更换电极后，重复步骤5)～8)，进行精加工到规定尺寸。

本发明在电火花加工机床上进行适当的装置和工艺开发而成，加工机床包括放电间隙监测及反馈系统5、SVC回路电源6、工作液循环过滤系统4、XY轴进给系统2、设置在XY轴进给系统2上的工作槽、设置在工作槽内的磁力吸盘、装配在磁力吸盘上的标准块和工件夹具、Z轴进给系统7、装配在Z轴进给系统上的3R夹具头8(3R标准电极装夹系统)、装配在3R夹具头上的电极夹具以及C轴旋转系统。能够实现一次装夹条件下的电极修整、放电加工等整个流水作业，同时在数控系统、高性能电源、高运动精度等技术条件下实现高重复定位精度、高位置精度、多个加工部位的加工，显著提高了加工效率、降低了劳动强度。

Claims (4)

1.一种核泵用标准测定管窄槽的电火花成型加工方法，包括以下步骤：

1)将工件夹具置于磁力吸盘上，固定好被加工件；

2)3R夹具夹持分中器，设置坐标XY原点为被加工件中心；

3)根据被加工结构形状选择合适电极夹具，将电极夹具置于3R夹具头中夹紧；

4)在考虑放电间隙条件下，根据被加工件结构制作截面形状为矩形或圆柱形电极以及圆盘电极，分别用来加工矩形槽、圆孔和环型槽；

5)把电极固定在电极夹具上，电极与工作台的平面度由夹具保证；

6)通过标准块进一步修正电极端面尺寸；

7)设定刀位点Z坐标与工件上表面重合；

8)向加工槽内注入工作液；

9)选择合适电规准，编写加工程序；

10)根据图纸要求将电极下降到指定深度，在测定管内壁加工对应微型结构。先进行粗加工，设定加工深度为规定尺寸的85～90％；重复步骤6)、7)，进行半精加工，设定加工深度为规定尺寸的90～95％；更换电极后，重复步骤5)～8)，进行精加工到规定尺寸。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述加工方法在电火花加工机床上进行，加工机床包括放电间隙监测及反馈系统、SVC回路电源、工作液循环过滤系统、XY轴进给系统、设置在XY轴进给系统上的工作槽、设置在工作槽内的磁力吸盘、装配在磁力吸盘上的标准块和工件夹具、Z轴进给系统、装配在Z轴进给系统上的3R夹具头、装配在3R夹具头上的电极夹具以及C轴旋转系统。

3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述工作液为FP-30。

4.根据权利要求1或2所述的加工方法，其特征在于：工件夹具选用设置在加工槽内的虎钳或三爪卡盘。