CN111014860A - 针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工装置，由导线式电火花加工机床和电火花导向器配套形成，包括调速电机、同步器、导向套、推摆机构、偏转套和电极丝，电极丝由上至下依次穿过导向套和偏转套，待加工针阀体固定于电极丝放电顶端，推摆机构安装于电极丝导向套上，调速电机通过同步器控制推摆机构推摆运动，经偏转套带动电极丝按照设定角度推摆运动，同时调速电机对电极丝进行电火花加工进给控制和放电脉冲控制，完成倒锥孔加工。本发明有效避免了反复装夹带来的精度损失，实现了孔系精度一致性保证。

Description

针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工方法
技术领域
本发明属于针阀体加工工艺技术领域，涉及一种针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工方法。
背景技术
针阀体高流速微细倒锥孔加工是利用导线式推摆机构与微细电极丝，采用渐进常闭电极丝偏心轨迹运动形成加工微细倒锥微孔精密加工，通过控制电极丝调速和导向柱沿圆锥面推摆运动，实现针阀体高流速高压燃油喷射微细倒锥孔设定锥度。该技术运用于高速大功率水冷柴油机高压共轨喷油器针阀体高压燃烧喷射微孔的加工，使喷射微孔形成倒锥高一致性孔形及孔径，有效提高燃油喷射正时雾化效果，实现高压燃油的充分燃烧，提高整机功率。
传统针阀体微孔加工主要采用高速钻削或固定位电火花加工方法。高速微孔钻削加工技术是利用精密高速钻床，通过精密分度定位夹具固定针阀体，在针阀体热处理前工序进行孔系加工。固定位电火花加工是将针阀体热处理至维氏硬度HV0.5＝700后，利用电火花放电腐蚀进行孔系加工。
通过高速微孔钻削进行针阀体微孔加工。此方法先将喷油器喷头球面加工留余量，然后对喷油孔位置进行微铣削实现钻削定心，再利用高速钻床进行孔系加工，实现微孔系加工要求。主要存在以下不足之处：
1、针阀体需要二次装夹，孔系加工位置度较差，且无法实现倒锥加工。
2、微孔系加工在热处理前进行，形成的燃油微孔在热处理作用下产生孔形变形，难以到达设计精度要求，孔形一致性较差。
通过固定位电火花实现燃油喷射微孔加工。此方法采用电火花放电腐蚀进行孔系加工。主要存在以下不足之处：
1、电火花电极进给沿固定位轴向方向运动，无法实现孔系倒锥加工。
2、电火花腐蚀加工形成的热效应积瘤难以去除，采用挤压研磨修形后孔形圆度难以保证。
因此，用这两种方法进行针阀体高流速微细孔加工，不能达到预期的加工效果。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：提供一种针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工方法，解决高功率密度柴油机高压共轨喷油器针阀体高压燃烧喷射倒锥微孔加工，解决燃油微孔雾化一致性的问题，实现高压燃油的充分燃烧，提高柴油机燃油效率。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工装置，由导线式电火花加工机床和电火花导向器配套形成，包括调速电机、同步器、导向套、推摆机构、偏转套和电极丝，电极丝由上至下依次穿过导向套和偏转套，待加工针阀体固定于电极丝放电顶端，推摆机构安装于电极丝导向套上，调速电机通过同步器控制推摆机构推摆运动，经偏转套带动电极丝按照设定角度推摆运动，同时调速电机对电极丝进行电火花加工进给控制和放电脉冲控制，完成倒锥孔加工。
其中，所述导线式电火花加工机床选用型号为HP2EDM的瑞士导线式电火花加工机床。
其中，所述电火花导向器选用瑞士Posalux公司Φ0.19mm～Φ0.22mm配套电火花导向器。
其中，所述推摆机构与导向套刚性连接。
其中，所述电极丝采用瑞士Posalux公司Φ0.2mm的合金电极丝。
本发明还提供一种针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工方法，通过自旋转卡盘支撑工装将待加工针阀体定位并固定于电极丝放电顶端，并调整电极丝放电顶端与针阀体预制孔之间的距离，电极丝直径设置为与待加工倒锥燃油微孔入口直径相一致，将推摆机构安装于电极丝导向套上，微孔加工过程中电极丝在调速电机和偏转套带动下沿导向面实现设定的1°推摆角度运动，在轴向进给方向中，持续脉冲放电实现倒锥微孔加工。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工方法，集成推摆机构的微细电火花加工装置可实现针阀体燃油喷射倒锥微孔一次装夹完成，有效避免了反复装夹带来的精度损失，实现了孔系精度一致性保证；推摆机构可根据使用要求进行高精度设定，能够实现不同倒锥孔系加工要求。
附图说明
图1为燃油倒锥微孔示意图，B图为A图的局部放大图。
图2为电火花导向器与电火花加工机床组合机构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明高速大功率水冷柴油机高压共轨喷油器针阀体高压燃烧喷射微孔加工技术要实现微孔与轴线夹角78°30′，微孔燃油出口直径Φ0.22mm的倒锥孔形，克服孔形一致性差、位置精度差的技术缺陷，使倒锥微孔热处理后加工、压力室无毛刺、无机械加工应用变形等优点。
高速大功率水冷柴油机高压共轨喷油器针阀体材料采用12CrNi3，属高强中硬高粘性难加工材料；结构方面，高压燃烧喷射微孔采用燃油出口直径为Φ0.22mm的上下2层各5个倒锥微孔与针阀中孔座面贯通结构，倒锥孔系为自然过渡≤2°结构，属于高位置精度加工，见燃油倒锥微孔示意图图1所示。
针对以上高压燃烧喷射微孔结构、加工特点和精度要求，经过加工方案试验和验证，最终确定以下技术方案，具体如下：
1、设备选择
设备方面选择了瑞士导线式电火花加工机床，型号为HP2EDM，该加工机床电火花放电脉冲稳定性好，能准确控制微细电极丝伺服进阶和累积补偿，更好地发挥微细倒锥孔导线式放电加工性能。
2、电极丝选择
电极丝采用瑞士Posalux公司Φ0.2mm的合金电极丝。
3、装置设计
采用瑞士Posalux公司Φ0.19mm～Φ0.22mm配套电火花导向器，与瑞士导线式电火花加工机床相配合形成放电加工装置，见图2所示，包括调速电机、同步器、导向套、推摆机构、偏转套和电极丝，电极丝由上至下依次穿过导向套和偏转套，推摆机构安装于电极丝导向套上，调速电机通过同步器控制推摆机构推摆运动，经偏转套带动电极丝按照设定角度推摆运动，同时调速电机对电极丝进行电火花加工进给控制和放电脉冲控制，完成倒锥孔加工。
采用推摆机构与电极丝导向套的刚性连接方式，实现加工过程的角度偏移，使导线式放电加工形成螺旋轨迹。在推摆机构作用下使电极丝实现设定1°推摆运动完成倒锥孔加工。
4、加工方法
通过自旋转卡盘支撑工装将待加工针阀体定位并固定于电极丝放电顶端，并调整电极丝放电顶端与针阀体预制孔之间的距离，实现电极丝顶端与针阀体预制孔的距离调整，电极丝直径设置为与待加工倒锥燃油微孔入口直径相一致，将推摆机构安装于电极丝导向套上，微孔加工过程中电极丝在调速电机和偏转套带动下沿导向面实现设定的1°推摆角度运动，在轴向进给方向中，持续脉冲放电实现倒锥微孔加工。
由上述技术方案可以看出，本发明通过通过针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工技术验证，在高速大功率水冷柴油机高压共轨喷油器针阀体高压燃烧喷射微孔加工中实现了微孔与轴线夹角78°30′，微孔燃油出口直径Φ0.22mm的2°倒锥孔形。本项发明为高压共轨喷油器燃油雾化质量提升提供了有力的技术支持，填补了国内兵器行业高压燃油喷射系统喷油器针阀体倒锥孔加工空白，取得了非常好的效果。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工装置，其特征在于，由导线式电火花加工机床和电火花导向器配套形成，包括调速电机、同步器、导向套、推摆机构、偏转套和电极丝，电极丝由上至下依次穿过导向套和偏转套，待加工针阀体固定于电极丝放电顶端，推摆机构安装于电极丝导向套上，调速电机通过同步器控制推摆机构推摆运动，经偏转套带动电极丝按照设定角度推摆运动，同时调速电机对电极丝进行电火花加工进给控制和放电脉冲控制，完成倒锥孔加工。
2.如权利要求1所述的针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工装置，其特征在于，所述导线式电火花加工机床选用型号为HP2EDM的瑞士导线式电火花加工机床。
3.如权利要求2所述的针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工装置，其特征在于，所述电火花导向器选用瑞士Posalux公司Φ0.19mm～Φ0.22mm配套电火花导向器。
4.如权利要求3所述的针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工装置，其特征在于，所述推摆机构与导向套刚性连接。
5.如权利要求4所述的针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工装置，其特征在于，所述电极丝采用瑞士Posalux公司Φ0.2mm的合金电极丝。
6.基于权利要求5所述针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工装置的针阀体高流速微细倒锥孔导线式放电加工方法，其特征在于，通过自旋转卡盘支撑工装将待加工针阀体定位并固定于电极丝放电顶端，并调整电极丝放电顶端与针阀体预制孔之间的距离，电极丝直径设置为与待加工倒锥燃油微孔入口直径相一致，将推摆机构安装于电极丝导向套上，微孔加工过程中电极丝在调速电机和偏转套带动下沿导向面实现设定的1°推摆角度运动，在轴向进给方向中，持续脉冲放电实现倒锥微孔加工。
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