編（biān）者按
針對陽極（jí）材料鎢錸合金的異形結構和電加工難點，選用合理（lǐ）的加工方法，設計高精度裝（zhuāng）夾工裝，通過對（duì）線（xiàn）切（qiē）割和（hé）電火花成形加工參數的摸索，解決了（le）難熔陽（yáng）極加工雙錐麵微小孔結（jié）構的精密加工問題（tí）。
01
序言
陽極使用的（de）難熔（róng）合金材料WRe25鎢錸合金為粉末冶金方法製造而成，具有硬度高（gāo）、密度高和熔點（diǎn）高等（děng）特（tè）點，具有優良的高溫強度、抗蠕變性能和電性能，工作（zuò）溫度可達（dá）2000℃以上。加工難點包括材料（liào）難加工，內孔異形結構尺寸公差和（hé）幾何公差要求較嚴，以及表麵質量要求高等。內孔異形結構中的微小孔結（jié）構與外圓同軸度要求＜φ0.01mm，雙錐錐麵結構角度公差滿足±10′，表麵質量最優達到表麵粗糙度值（zhí）Ra＝0.4μm。
目前（qián），加工雙錐錐（zhuī）麵結構和微小孔結構（gòu）一般可采用機械加工、電火花線切割和電（diàn）火花成形加工等方法（fǎ）[1，2]，有時也（yě）會選用超聲振動輔助（zhù）電火花複合（hé）加工[3]。經過（guò）對比，采用機械加工製造異形孔，存在成本高、複雜孔加工困難等缺點（diǎn），尤其對於難熔高硬度材（cái）料，加工刀具易折斷，造成（chéng）無法加工。複合加工成本相對較高且加工靈活性也較差。電火花加工可有效避免上述問題。
通過對難加工（gōng）材料的微小孔、雙內錐麵等內孔異形結構的精密加工工藝分析，開展電加工（gōng）工藝研究，采用合理的加工方法（fǎ），最終（zhōng）實現達（dá）到（dào）尺寸和幾何公差及表麵質量要求（qiú）。
02
陽極加工要求
陽極材（cái）料為WRe25鎢錸合金，外圓和端麵對幾何公差要求較高，內部結構加工要求也（yě）較嚴格，內錐孔錐角40°±20′和60°± 10′、φ（0.6±0.01）mm微小（xiǎo）孔與外圓同軸（zhóu）度φ0.01mm以（yǐ）內，φ（0.6±0.01）mm微（wēi）小（xiǎo）孔長度（0.8±0.03）mm，錐孔角度公（gōng）差最嚴要求為±10′，表麵質量達到（dào）表麵粗糙度值Ra＜0.8μm。陽極如圖（tú）1所示。
圖1 陽極（jí）
03
加工難點分析
1）陽極材料為難（nán）加工材料。鎢錸合金熔點（diǎn）為3180℃，密度（dù）為21g/cm³，硬（yìng）度＞50HRC。相（xiàng）對於常規加工材料，鎢錸（lái）合金熔（róng）點約是鋼的2倍、鋁的5倍；密度約是鋼的3倍、鋁的7倍。其高熔點、高密度及高硬度特性給加工帶來很大困難。
2）高（gāo）精度內孔與外圓的同軸度要求（qiú）高。陽極兩端雙內錐孔和（hé）中間微小孔需要與外圓保證同軸度φ0.01mm以內，結構之間才能（néng）較好過渡，從而（ér）避免出現結構錯位（wèi）。為保證後續線切割能（néng）加工內孔成形，穿絲孔需要單邊留餘量≥0.1mm，φ0.2mm電極絲與放電（diàn）間隙之和（hé）需要≥0.25mm，避免慢（màn）走絲加工時，因電極絲裝夾偏離穿絲孔中心較大而造（zào）成短路。φ（0.6±0.01）mm內（nèi）孔的穿絲孔孔徑最大可達φ0.4mm。線（xiàn）切割（gē）絲（sī）徑與內孔如圖2所示（shì）。穿絲孔為深徑比（bǐ）達57的深小孔，並要求與外圓的同軸度＜φ0.10mm，可避免φ（0.6±0.01）mm內孔加工後留下穿絲孔痕（hén）跡。
圖2 線切（qiē）割絲徑與內孔
采用高速穿孔機加工φ0.4mm穿絲孔，然後采用慢走絲機床加工φ（0.6±0.01）mm內孔，進（jìn）行2次裝夾定位，加（jiā）工出的孔很容易與外圓存在同軸度偏（piān）差。如何保證工序間加工出的穿絲孔、內孔與外圓擁有較高（gāo）的同軸度，也是加工難點之一。
3）線切割雙內錐孔與微小孔時易產生相互幹涉。線切（qiē）割（gē）加工40°±20′錐孔後，φ（0.6±0.01）mm微小孔（kǒng）長度（0.8±0.03）mm易產生過切（見圖3），長度超差（chà）。加工40°錐角（jiǎo）時（shí），主切偏移量為0.1mm，再加上0.04mm放電間隙（xì），當電極絲傾斜20°時（shí），影響φ0.6mm微小孔60°方向孔口到60°端麵距離。
4 ）雙內錐孔精度和表麵質量要求高。40°±20′和60°±10′錐角尺寸精度要（yào）求較高，並且全跳（tiào）動值在0.02mm以內，表麵粗糙度值Ra＜0.8μm，對電加工工藝參數（shù）及電極製（zhì）作都提出了較高要求。
a）陽極微小（xiǎo）孔過切實物
b）陽極微小孔過切尺（chǐ）寸
圖3 線切（qiē）割錐麵後易產生中間孔（kǒng）長（zhǎng）過切
04
解決方案
4.1 設計並製作高精度裝夾工裝
陽極經過（guò）外圓和端麵磨削後，需（xū）設計多道工序加工內孔用的高精度裝夾工裝，以外圓和端麵為基準，進行陽極與工裝裝夾，保證內孔與外圓同軸度要求。
如果以圓形孔進行（háng）定位，則工裝主要存在以下問題。
1）由於工裝裝配孔內徑27mm加工過程中存在讓刀現（xiàn）象，導致裝配孔底端有輕微錐角，與底麵基（jī）準麵不垂直，陽極裝配不到底麵。
2）需要（yào）陽極磨製件和裝夾工裝進行配磨，不（bú）適用於不同批次間加（jiā）工。
改進裝夾結構，用 V 形孔定（dìng）位替換整圓孔定位，降低裝夾（jiá）工裝與陽極配磨要（yào）求，並要求φ27mm與陽極（jí）裝配（pèi）間（jiān）隙在0.005mm以內，降低胎具加工公差要求，提高裝夾胎具的靈活性（xìng）。改進前後裝夾胎具如圖4所示。
a）改進前
b）改進後
圖4 改進前後裝夾（jiá）胎具
4.2 微小孔雙（shuāng）錐（zhuī）結構高（gāo）精度線切割加工
針對慢走絲線切割錐麵時φ （0.6±0.01）mm內孔幹涉問題，采取加工時φ 0.6mm兩端孔口到端麵距離分別留餘（yú）量0.2mm的措施。此（cǐ）時錐角需加工至24°。然（rán）後（hòu）其餘錐孔尺寸和內孔長度轉至（zhì）電火花成形加工。線切割後中心微小孔形貌如圖5所示。
圖5 線切割後中心微小孔形貌
4.3 高質量雙錐（zhuī）麵電火花成形加（jiā）工
加工過程中考慮電極的設計尺寸、電（diàn）極表麵質量等（děng）因素，通過（guò）實踐與摸索，電極錐麵角度60°、40°分別設（shè）計為59.9°～59.95°、39.9°～39.95°，最終（zhōng）電極尺寸如圖6～圖8所示。
圖6 60°粗加工電（diàn）極
圖7 60°精（jīng）加工電極（jí）
圖8 40°加工電極
加工過程（chéng）中粗加（jiā）工需要大能量去除餘量，然後精（jīng）加工深度達到尺寸公差要求，修光表麵達到工藝要求。加工（gōng）過程中（zhōng）的參數，隨著零件表麵餘（yú）量的減少，低壓電流和脈（mò）寬（kuān）逐漸減小，間（jiān）隙放電電壓逐（zhú）漸變大。電加工參數見表1。
表1 電加工（gōng）參（cān）數
電極錐麵質量顯著影響（xiǎng）加工（gōng）後陽極表麵（miàn）質量。如（rú）果用數控車床加工，因靠數控程序控製進行X軸、Y軸運動完成，在顯微鏡下觀察表麵有明顯的波峰波穀紋路，會影響陽極（jí）加工後錐麵（miàn）的表麵質量；而采（cǎi）用手動車削，車刀安裝（zhuāng）在小滑板上，靠手動沿導軌直線加工出來，加（jiā）工後的表麵較為平整。由此需采用手動車削機床加工（gōng）電極。數（shù）控和手動加工電極錐（zhuī）麵外觀對比如圖9所示。
a）數控加工電極表麵質量
b）手動加工電極（jí）表（biǎo）麵質量
圖9 數控和手動加工電極錐麵外觀對比（bǐ）
05
實施效果
加工後的陽極經過微小孔、雙錐孔及表麵質量（liàng）檢測（cè），全部滿（mǎn）足圖（tú）樣要求，微（wēi）小孔實測值為（wéi）φ0.603mm，與外圓（yuán）同軸度為φ0.008mm，錐麵全跳動最優可達0.006mm。陽極檢測值見表2，陽極外觀如（rú）圖10所示。
表2 陽極檢測值
a）整體外觀 b）俯視
圖10 陽極外觀
06
結束語
本文針對陽極的異形內孔結構和鎢錸（lái）合金材料的電加工（gōng）難點進（jìn）行工藝分析與方案改進，通過線切割與電火花成形加工（gōng）相配合的方法，高（gāo）效高質地完成陽極內孔異形結構的加工，實現（xiàn）了高精（jīng）度裝夾定位、線切割加工微小孔大錐麵結構以及電火花加工錐麵（miàn）等關鍵技術突破，為類似難熔高密度材料的精密加工提供了參考。
專家點（diǎn）評
文章闡述（shù）了異型難熔陽極的雙錐微小孔加（jiā）工難點和解決方案。根據同軸度要求設計製（zhì）作（zuò）高精度裝夾胎具，通過線切割和電火花成形加工相配合的方法，實現了難熔陽極的（de）微小孔線切割加工以及大錐麵電火花加工等多項關鍵技術突破，為類似材料的精密加工提供了實踐經驗。
文章（zhāng）結構合理，分（fèn）析全麵，思路清晰（xī），數據準確，在線切割和電火花成形加工方麵積累了豐富的（de）經驗。
編輯（jí）：能看正能量的短视频app精密（mì）加工http://www.dxqiumoji.com/
