数控电加工技术在航天零件加工中的应用

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在航天产品零件加工中有许多难加工材料，如钛合金、高温耐热材料、不锈钢和硬质合金等，这些材料用传统的金属切削机床加工，不仅效率低而且刀具费用昂贵，加工成本极高，有的材料甚至根本无法加工。还有许多零件形状复杂，如窄缝、窄槽、空间位置复杂刀具无法完成的加工部位，以及微小孔等采用传统的机械加工方法无能为力。以上这些成为航天零件加工中的“瓶颈”。
　　电加工技术不仅实现了硬、脆、韧、粘等难加工材料的加工，而且实现了高效低成本的加工。
　　目前， 我所的电加工技术主要应用在过滤器中液滤片、壳体、分流板，阀体中导向簧片、弹簧，微小孔以及异形孔零件的加工。电加工技术随着现代制造业的发展，加工精度和效率不断提高，航天产品中许多高精度、结构复杂的零件采用传统的金属切削加工效率低、合格率低，很难适应航天任务的需求，但是，如果通过改进加工工艺流程，采用电加工技术很多问题就迎刃而解了。下面就通过几个典型案例来探讨电加工技术在提高零件精度、表面质量以及加工效率等方面的优点。
1. 案例一：采用线切割技术解决细长孔加工难题
　　如图1所示的零件，材料为：
　　1Cr18Ni9Ti，外径10.5 mm，内孔直径，总长23.5 mm。根据设计要求，内孔直径，尺寸公差必须满足图样要求。因此内孔直径成为该零件加工的难点。
电火花成形解决零件
　　难点一：材料为难加工材料。
　　1Cr18Ni9Ti为奥氏体不锈钢，韧性大、热强度高、导热系数低、加工过程中硬化严重和散热困难等诸多因素，www.vtoall.com导致刀尖处切削温度高、极易产生积屑瘤，既加剧了刀具的磨损，又影响了零件表面粗糙度。
　　难点二：孔小、尺寸精度高。
　　内孔直径直接采用钻削方式根本无法达到图样尺寸精度要求，采用车削镗孔方式，由于孔的深径比大于5，镗刀直径必须小于4mm，强度低且刀尖磨损严重，同样无法确保尺寸精度和表面粗糙度。该孔一直采用车削加工，先用φ 3.8 mm的钻头钻孔，然后用铰刀铰孔，每次铰孔前均需要用新铰刀试铰，再手工磨制铰刀摸索切削参数。如此加工效率极低，每件加工耗时2 h左右，而且内孔加工容易出现锥度，合格率仅为30%左右，长期以来只能通过多投产来保数量。
　　为了确保零件加工满足图样设计要求，经过多次试验，将零件按照图样要求车外圆φ 10.5 mm和长度23.5 mm到尺寸，并确保尺寸一致性在0.02 mm内，内孔用φ2 mm钻头打通作为线切割的穿丝孔。然后，用夹具夹外圆找正，采用慢走丝线切割加工内孔。试验结果表明，采用慢走丝线切割的方法很好地保证了零件的加工尺寸精度以及尺寸的一致性。经过计量内孔直径为4.009 mm，内孔表面粗糙度值为0.825 mm，内孔直径一致性能控制在0.002 mm内。线切割时间为每件30 min，加工周期能缩短50%，合格率却能达到98%以上。因此，采用慢走丝加工既能保证内孔直径尺寸公差满足图样要求，提高零件加工合格率，又能提高零件加工效率。