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      三坐標電火花成型機自動換刀功能實現(xiàn)

      2014-12-23 17:02:00
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2014年3期
      關(guān)鍵詞:電火花精加工夾具

      (沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司,遼寧 沈陽 110043)

      三坐標電火花成型機自動換刀功能實現(xiàn)

      吳 玉

      (沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司,遼寧 沈陽 110043)

      電火花成型加工工藝是一種新型的加工工藝,本文通過設(shè)計制造簡電極組件、夾具及編制加工程序,實現(xiàn)機床的自動“換刀”功能,以提高零件的加工效率及降低加工成本。

      電火花成型加工;換刀;程序;夾具;電極

      1 電火花成型加工原理及特點

      電火花成型加工的原理是基于工具和工件(正、負電極)之間的脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬,以達到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。電火花成型加工能加工高熔點、高硬度、高強度、高純度、高韌性的各種材料。

      2 電火花成型機床

      使用的電火花成型機床為瑞士產(chǎn)阿奇夏米爾ROBOFORM23P, 主要技術(shù)參數(shù)如下:

      最大工作電流:64A;

      工作臺寬(W):32"/812.8mm;

      工作臺長(L):20"/508mm;

      X軸行程:13.8"/350.5mm;

      Y軸行程∶9.8"/248.9mm;

      Z軸行程∶9.8"/248.9mm;

      3 零件及加工方案選擇

      加工零件為圓柱管形零件,零件材料為高溫合金。加工部位為零件內(nèi)圓表面上的兩個呈180°對稱的槽。槽具有較嚴格的空間尺寸及位置公差及極小內(nèi)拐角尺寸(拐角尺寸R0.5)要求。使用常規(guī)機械銑削加工方法難度非常大。根據(jù)零件特點,加工方案采用電火花成型加工,通過自制一電極架同時裝夾粗電極和精電極,在機床上通過數(shù)控程序?qū)崿F(xiàn)自動換刀功能,同時完成兩槽的加工。

      4 電極設(shè)計

      根據(jù)放電加工原理,可以說任何導(dǎo)電材料都可以用來制作電極。但在生產(chǎn)中應(yīng)選擇放電損耗小、放電過程穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、機械加工性能良好、來源豐富、價格低廉的材料作電極材料。目前在型腔加工中應(yīng)用最多的電極材料是石墨和紫銅。結(jié)合實際的生成產(chǎn)本及車間現(xiàn)有的生產(chǎn)加工條件,采用紫銅作為本次加工的電極材料。

      由于零件加工部位是2個呈180°對稱分布的槽。所以分別做一個雙加工面的粗、精加工電極,電極沿兩個槽的方向有兩個加工型面,通過X軸方向進行兩個槽的粗、精加工,通過Y軸方向?qū)崿F(xiàn)粗、精電極切換,即換刀功能。

      電極(加工內(nèi)腔)的尺寸計算公式為:a=A-2δ,b=B+2δ,c=C,r=R-δ, 以上公式中a、b、c、r為電極尺寸,A、B、C、R為加工型面尺寸,δ為放電間隙。經(jīng)試驗得出,粗加工粗糙度為Ra12.5,放電間隙δ1=0.1mm。精加工粗糙度為Ra3.2,放電間隙為δ2=0.075mm。槽寬為15.11mm,R=0.51mm,精加工余量為0.2mm。由以上公式可以計算出,粗加工電極尺寸:寬度a1=15.11-2*0.1+0.2*2= 14.5mm; 半 徑:r1=0.51-0.1-0.2=0.21mm;精加工電極尺寸;寬度a2=15.11-2*0.075=14.8mm;半徑:r2=0.51-0.075=0.435mm;本次加工粗電極L1=50mm,精電極L2=50mm

      5 零件加工

      5.1 加工程序編制

      本零件采用手工編制加工程序,加工程序程序清單如下(部分):

      PM/17092;程序號17092

      ---------精加工槽1--------

      COORD/METR;編程單位為公制mm

      AUXF/22

      TECHNO/F,17092;調(diào)用銅(電極)鋼(工件)精加工工藝文件

      FLUSH/LL,1,LR,1;側(cè)面沖液開啟

      FLI/0

      L1=-22.74+0.022;定義編程精加工槽1精加工深度。

      AXE/X;選擇加工軸X軸

      FROM/X,-17,Y,0,Z,0;定義編程精加工槽1初始位置

      AUXF/32

      DOWN/L,L1,H,-0.295,E,373;精加工槽1

      DOWN/L,L1,H,-0.208,E,352;精加工槽1

      DOWN/L,L1,H,-0.119,E,323;精加工槽1

      DOWN/L,L1,H,-0.056,E,303,RET;精加工槽1,結(jié)束并返回

      FLUSH/LL,0,LR,0;側(cè)面沖液關(guān)閉

      GOTO/Z,10;抬Z軸,防止移動時與夾具發(fā)生干涉

      ---------精加工槽2--------

      GOTO/X,17;移動加工槽2精加工初始位置

      GOTO/Z,0;降Z軸,保證槽2 精加工Z向尺寸

      AUXF/22

      TECHNO/F,17092;調(diào)用銅(電極)鋼(工件)精加工工藝文件

      FLUSH/LL,1,LR,1;側(cè)面沖液開啟

      FLI/0

      L1=22.74-0.0222;定義編程精加工槽2精加工深度。

      AXE/X;選擇加工軸X軸

      FROM/X, 17,Y,0,Z,0;定義編程精加工槽2初始位置

      AUXF/32

      DOWN/L,L1,H,-0.295,E,373;精加工槽2

      DOWN/L,L1,H,-0.208,E,352;精加工槽2

      DOWN/L,L1,H,-0.119,E,323;精加工槽2

      DOWN/L,L1,H,-0.056,E,303,RET;精加工槽2,結(jié)束并返回

      FLUSH/LL,0,LR,0;側(cè)面沖液關(guān)閉

      GOTO/Z,50;抬Z軸至Z=50mm處(便于加工后操作者測量)

      GOTO/X,-100; 抬 X軸 至 X=-100mm處(便于加工后操作者測量)

      GOTO/Y,100; 抬 Y軸 至 Z=100mm處(便于加工后操作者測量)

      END;程序結(jié)束

      5.2 電極的裝夾、對刀與加工

      將電極組件(包含電極與電極架)通過3R夾具裝夾在機床主軸上,兩電極沿Y軸方向排列,零件上表面中心為對刀原點,粗加工電極下表面中心為對刀點。按要求對完電極后,將電極移動至安全位置。按下機床上的循環(huán)啟動按鈕,機床會自動注油、運行程序并完成加工。根據(jù)現(xiàn)場計時數(shù)據(jù),加工一件零件需要20分鐘左右。

      結(jié)語

      通過加工試驗,成功地在三坐標電火花成型機機床上實現(xiàn)了自動換刀功能。通過3R夾具的使用,保證了每組電極之間對刀基準位置的一致性。通過互換性節(jié)省了找正及拉直電極等繁瑣、費時且容易出錯的操作環(huán)節(jié),大幅提高了加工質(zhì)量及加工效率。

      [1]阿奇夏米爾ROBOFORM 23P機床說明書[Z].

      [2]雷林均.特種加工技術(shù)-電火花加工[Z],2007,08.

      TG65 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼:A

      A

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