南京9游服务精细加工中心解密：高密度微槽构造精密加工技术
金属加工
针对轨控发起机内栓零件微槽构造装夹难度大、找正精度低及分歧性难以保证等加工难点，经过设计专用工装、电阻法精细找正安装以及优化电加工参数等措施，顺利处理了微槽加工难题。经影像仪检测及热试车实验证明，该加工办法具有很好的可行性，有效保证了轨控发起机的性能及牢靠性。
1 序文
在航空航天范畴，许多零件包含尺寸微小的“微槽”构造，以到达准确控制流量的目的。目前，关于微槽构造的精细加工办法主要有切削加工、线切割加工等，而切削加工受制于刀具尺寸、变形等要素，很难加工特别微小的构造；线切割加工以其非接触加工无明显宏观应力，可加工微小尺寸，以及具有定位精度高等优点，可完成高密度微槽的精细加工[1]。本文将重点引见轨控发起机内栓零件高密度微槽构造的加工难点及精细加工办法。
2 零件构造及加工难点
为了到达准确控制流量的目的，某新研发起机喷注器初次采用高密度对称微槽构造+环缝的组合方式，其中内栓零件出口端包含了沿圆周方向平均散布的36个（共18对）微槽构造，其尺寸微小（深度0.14mm、宽度0.3mm），精度请求高，且微槽的分歧性及位置度请求较高。微槽构造的面积和位置度直接影响喷注器流量大小及平均性，一方面决议了推进剂的熄灭效率，另一方面影响到发起机熄灭室壁面液膜冷却效率，对发起机的性能和牢靠性起着至关重要的作用，是喷注器的中心构造。喷注器内栓零件构造如南京9游服务精细加工中心1所示，内栓与中心杆组成的“微槽构造+环缝”组件如南京9游服务精细加工中心2所示。
南京9游服务精密加工中心1 喷注器内栓零件构造
南京9游服务精细加工中心2 内栓与中心杆组成的“微槽构造+环缝”组件
经过加工工艺性剖析，综合思索工艺完成、加工本钱和加工效率等要素，选取线切割加工办法成形。主要加工思绪：采用分度头装夹专用工装，将内栓零件固定到专用工装上找正，然后电极丝端面找正，线切割第一个槽成形后，旋转10°，切割第2个槽，依此类推共18次。
根据上述加工思绪，经过火析得出微槽构造的精度主要取决于专用工装设计、电极丝相对内栓零件的找正定位精度、电极丝速度及适宜的电参数等工艺要素。主要难点如下。
（1）装夹 内栓零件由于法兰处为四方构造，准确定位装夹难度很大，因而需求设计专用工装。
（2）定位找正精度 由于高密度对称微槽宽度为0.3mm，深度为0.14mm，数量为36个，因而加工时需求多达18次的反复翻转。电极丝与零件基准的相对位置找正精度不够，极易累积装夹定位误差，不只单个微槽尺寸超差，而且36个均布微槽的分歧性也很难满足设计请求，直接影响喷注器流量大小及平均性，进而影响发起机的牢靠性，为此，需求精度较高的找正办法来保证。
（3）电参数优化选取 线切割加工的微观过程较为复杂，加工精度及稳定性的研讨很复杂，目前定量剖析有一定的艰难，电参数的探索大多数根据经历分离工艺实验。微槽构造小，对电参数组合敏感，需求探索适宜的电参数组合。
3 高密度微槽构造的精细线切割加工
依据上述剖析，采取相应的措施处理加工难点，设计喷注器内栓零件高密度微槽加工道路如南京9游服务精细加工中心3所示。
南京9游服务精细加工中心3喷注器内栓零件高密度微槽加工道路
3.1设计专用工装
由于喷注器内栓的端面是四方构造，不利于后续的装夹定位，故设计专用固定工装。此工装的装夹局部与端面的垂直度有严厉的几何公差请求，需保证在0.008mm以内，同时工装与内栓贴合的端面平面度也应该保证在0.01mm以内；专用工装前端加工一凸台，凸台外圆与工装的装夹局部需保证同轴度0.008mm以内的请求，同时凸台外圆与内栓零件内孔严厉配加工，装夹时依托凸台定位，经过螺钉紧固，保证装夹后工装的装夹局部与固定在工装上的内栓加工微槽构造的外圆同轴度请求。内栓零件专用工装装夹如南京9游服务精细加工中心4所示。
a）内栓零件装夹
b）专用工装反面
南京9游服务精细加工中心4 内栓零件专用工装装夹
3.2电阻法精细转正
定位找正的目的是肯定电极丝与零件基准的相对位置，定位找正精度直接决议内栓零件的加工质量。假如找正办法选择不当、精度不高，则很难保证各个微槽尺寸的精度，同时加工过程需求18次重复的翻转，会招致均布槽分歧性差。常用的线切割找正办法[2]如下。
（1）目测法 采用目测法找正电极丝相对零件基准的位置误差较大，均布槽的分歧性很难保证。
（２）火花法 挪动工作台使工件的基准面逐步靠近电极丝，在呈现火花的霎时记下工作台上的坐标，来记载电极丝相对零件基准的位置。但常常因电极丝靠近基准面时产生的放电间隙与正常切割条件下的放电间隙不完整相同而产生误差。
（３）自动找正 目前大局部线切割机床具有接触感知功用，采用自动找正的办法去找边、找中心，找正精度比拟高。但是该办法屡次对边找正后的误差最大可到达0.05mm，不能满足36个微槽尺寸精度、微槽之间尺寸分歧性请求。
（４）电阻法 其原理是应用电极丝与工件基准面由绝缘到短路接触的霎时两者间电阻突变的特性，来肯定电极丝相对工件基准的坐标位置，反复定位精度较高，普通可达0.005mm以内。比照以上找正办法的优点和缺乏，最终采用电阻法来肯定电极丝与零件基准的相对位置，从而肯定加工原点，电阻法精细找正如南京9游服务精细加工中心5所示。设计电阻法精细找正安装，万用表一侧表笔接电极丝导轮，另一侧接被加工零件，将万用表置于欧姆档，手控盒或操作面板使工件与电极丝迫近来停止丈量，当工件与电极丝霎时接触时万用表指针对零。刚接触时是丝的边缘，寻边后需求加丝的半径补偿。
a）电阻法找正原理
b）精细找正过程
南京9游服务精细加工中心5 电阻法精细找正
用手控盒或操作面板将电极丝移到零件端面，保证接触良好，此时万用表指针处于最右侧。之后采用手控盒或者操作面板以每次0.002mm挪动电极丝。当万用表指针发作大幅度摆动时（短路变化为断路），阐明电极丝与零件端面霎时别离，此时设定电极丝坐标为（，），经过屡次找正，误差最大为0.004mm，可满足均布微槽加工的找正请求。
加工过程中每切割1对槽重新找正一次，切割时需求时辰观测刚放电时坐标零点的偏移量。假如电极丝刚刚发作放电时坐标零点偏移超越0.005mm，需求重新找正，防止累积误差。
3.3线切割及电加工参数的优化
找正基准位置后，回退0.5mm作为起切点，编程切割途径[3]，切割过程中对电参数停止优化。影响线切割加工质量的指标很多，包括：电参数脉冲宽度、脉冲距离、峰值电流、非电参数运丝速度、电极丝张力及工作液清洁度等。分离加工经历，选择影响加工的重要指标要素，并平均散布实验数据点，设定正交实验，优化加工参数，并经过影像仪准确丈量出的加工值与理论值的偏向，同时依据经历调整相关工艺参数，重复实验丈量，肯定加工微槽构造的最优工艺参数组合[4]。电加工优选参数：切割次数为1次，电极丝直径为0.12mm，极性为正极，脉宽为1μm，丝速为6m/s，选用DIC-206水溶性线切割液。
3.4微槽丈量
采用高倍影像仪放大400倍丈量，丈量结果（见南京9游服务精细加工中心6）分歧性较好，满足了设计请求。
南京9游服务精细加工中心6 高倍影像仪丈量结果
4 工艺办法应用效果
采用上述工艺办法，配合电阻法精细找正安装，切割出契合尺寸精度、外表质量请求的微槽（见南京9游服务精细加工中心7），尺寸精度保证±0.01mm，且热试车实验也考证了加工的有效性。
南京9游服务精细加工中心7 内栓均布微槽构造
5 完毕语
针对轨控发起机喷注器内栓微槽构造加工工艺难点停止剖析，经过采取设计专用固定工装、电阻法精细找正安装以及优化电加工参数等措施，处理了内栓零件高密度微槽构造装夹艰难及高精度请求的难题，保证了内栓零件的36个微槽构造的尺寸精度及位置精度。加工合格后的喷注器流量分歧性稳定，平均性好，满足设计预期，热试车结果全面考证了工艺计划的可行性和正确性，发起机性能到达了技术指标请求。此计划可以推行应用到其他高精度微尺寸构造的加工中。
参考文献：
[1]迟关怀，狄士春，黄瑞宁，等.复杂微小零件的微细电火花线切割加工技术研讨[J].制造技术与机
床，2004（10）：22-26.
[2]王冬生，贾宝贤，胡桂珍，等.电火花线切割加工工艺中的电极丝找正技术[J].电加工与模具，2007（5）：12-13，47.
[3]顾志勇.线切割数控加工中的断丝缘由及处置[J].科技创新与应用，2012（17）：104.
[4]曾凡毅.线切割加工工件外表质量的改善和进步[J].江西化工，2014（3）：159-160.
本文发表于《金属加工（冷加工）》2022年第11期10~13页，作者：北京控制工程研讨所 杨春雷、牛少鹏、尹兆刚、陈颖、周晨、李晋军。
