电火花加工针阀体喷孔的工艺研究

电火花加工针阀体喷孔的工艺研究

宋晓玲，张庆丰

洛阳理工学院，河南洛阳471023)

摘 要：针对中国第一拖拉机集团有限公司燃油喷射公司加工轴针式喷油嘴针阀体准1.5喷 孔的工艺 方法，陈述了电火花加工 原理，机床主要结构，操作方法，工艺安排，加工质 量以及存 在的 问题。

关键词：电火花加工；针阀体；喷孔

中图分类号：TG66 文献标志码：B 文章编号：1003 —0794 2010)10 —0112 —03

Technical Study on EDM Machining Ject Hole of Injecto r Valve

SONG Xi ao-l ing ，ZHANG Qing-f eng

Luoyang Institute of Science and Technology, Luoyang 471023, China)

Abstra ct : EDM tech no logies and methods of the injector valve ject hole of the China the First Tractor Group Co.， Ltd. were described details, description of the EDM machine tools mechanica parts, electrical parts of the structure and principle, the main components structure and adjustment, machine operati on method, process ing quality and problems. Key words: EDM machine tool ； injector valve ； ject hole

0 概述

针阀体喷孔是喷油嘴偶件高压燃油雾化喷射 的重要部位，其加工质量对产品性能有直接影响。 图1为一拖公司轴针式喷油嘴针阀体喷孔的加工 工序图，准1.5++S08喷孔的尺寸公 差为0.01 mm ，对中 孔的摆差为 0.002 mm ，粗糙度

要求为

0.8 ^m 。一拖

公司在生产初期，按设计工艺采用风动磨床加工 准1.5小孔，质量达不到要求，摆差大，粗糙度也大， 对机床轴承配件要求高，严重影响生产。后经不断 地试验，逐步用电火花加工代替磨削加工

。

1

电火花加工原理

电火花加工是根据火花放电产生的瞬时高压、 高温，

将金属表面熔化而将工件电腐蚀的原理。如 图2所示，工件接阳极，工具 铜丝）接阴极。直流电 经电阻R 向电容C 充电，电容的电压逐渐增高到将 电极间隙击穿，电容上储存的能量以脉冲的形式向 电极间隙放电，电容上的电压降低，放

电电流减小， 当电容上的电压高到一定值时，又开始重复上

述循 环。改变电路参数 R 、C 可以改变放电能量和频率 。

2

机床结构

2.1 机械部分

机械部分由往复运动及送进机构、工作支架、 自动测量装置构成 。

1）传动系统

机床传动系统如图3所示，电动机1驱动皮带 轮2和

25，皮带轮2通过皮带轮3驱动皮带轮5。 皮带 轮5带动端

面 凸轮6，凸轮通 过推杆7推动上 导轨10做往复运动。弹簧13使上导轨经常压到推 杆。电极夹头12装在上导轨上

面，并随上导轨一道 往复移动。转动螺杆11可以使电极夹头上下移动

，

以便调节电极的中心高度。上导轨装在下导轨上 部，转动手轮4，通过送进 丝杠9可以使 上导轨 横向 移动，电极14随着做横向送进。工件16装在心轴 17上，皮带轮25通过皮带轮23带动皮带轮24,皮 带轮24压到工件外圆上，靠摩擦力带动工件旋转。

当放电电流为0时，电容开始重新充电，储备能量， 脉冲电源阳极通过导电片26接到工件上。阴极直

— 112

—

接接通电极。扳动手柄22，通过齿轮21可以使装有齿条20

的工件支架左右移动，以便装卸工件。

19 18 171615 14 13 12 11 10 9 8 7 6

图3 机床传动系统图

1.电动机 2、3、5、2324、25皮带轮4.手轮6.凸轮7,15.推杆8. 下导轴9.丝杠10.上导轨11.螺杆1

2.电极夹头13' 19弹簧14.电极16.工件17.心轴18.塞规20.齿条21.齿轮22.手柄24.皮带26.导电片

自动测量装置由推杆15'弹簧19和塞规18组成，推动杆15与电极夹头一起装在上导轨上面，与电极同步地做往复移动。当推杆15向左图示方向）时，其自由端把塞规向左推，使之离开被加工小孔，让电极伸入小孔进行加工。当电极退出小孔时，

推动杆也随之向右移动，弹簧19迫使塞规伸入小孔进行测量。当孔径加工到规定尺寸时，塞规伸岀喷孔外，表示加工完毕，可以停车。

2）机床结构特点

电极的横向送进量是靠手动完成的，由于送进量很

小，而且要求均匀，以免产生短路。所以对送进丝杠9和装

配的精度要求较高。送进丝杠的螺纹是

4M12X0.5,2级精度，要求磨螺纹，是机床的关键零件。

本工序是按孔径尺寸控制的，采用接触式测量塞规）

方法，塞规在弹簧19的作用下，插入被加工的小孔。弹簧19需保证足够的测量力，但弹簧压力

又不能太大，否则会推动工件作轴向移动，影响加工精度。

用3根皮带的目的：①为了克服塞规与工件的摩擦力，使工件更好地旋转；②在一定程度上减小工件的轴向移动。导电片26也在一定程度上阻碍工件的轴向窜动。

电极是用准1 mm黄铜丝做成的，用电极的外圆作为工作表面，因此加工一定数量工件之后，电极就会磨损，必须更换。否则，用过度磨损的电极加工，容易在端面和电极凸台之间岀现侧面放电，而在小端面留有放电的痕迹。为了防止端面放电，曾使用过带缩颈的电极有一定的效果，但加工这种电极很困难。

主要参数：

电极往复行程数/次-min -280

工件转速/r- min - 2 700

端面凸轮升程/mm 10

进刀量/mm -往复运动v

0.001 62

端面凸轮升程/mm送进10

丝杠4M12 >0.5 2.2 电气部分

采用粗、精加工分开的工艺方案，1台机床只有1个规范，电气原理图如图4所示，按下启动”按钮后，继电器J 吸合并自锁。主电机1D工作。触点J 8- 9）闭合，接通充放电回路的直流电源。热继电器

JR起保护主电机1D的作用，直流电源为硒整流器或其他整

流器，直流电压110 V，直流电源最好有稳压器，否则压降太大，会影响到生产。生产采用的电参数为：粗加工工序，R=50 Q,C=0.5犷；精加工工序,R=150 Q

，

C=0.1 jiF。

图4 机床电路原理图

2.3 工作介质循环系统

变压器油作工作介质，油经过粗、精过滤器过滤，油泵

是普通的冷却液泵，1台泵可供2台机床使用，油和滤芯约

0.5 a更换一次。

3机床操作方法

把电极铜丝）退到中心孔位置，装上工件，并扳手柄

22见图3）,推开皮带轮24,使工件支架移到加工位置，顶住

导电片，然后开车，并用手轮4使电极做径向送进，此时送

进要缓慢，均匀。加工到塞

第31卷第10期电火花加工针阀体喷孔的工艺研究——宋晓玲，等Vol.31No.10

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规伸出小孔时停车 。

操作本机床的重点问题：送进控制，塞规行程 调节和更换电极 。

送进时要均匀，使电压表读数不低于 90 700 V ， 工作电压低，送进太快，则容易短路，破坏正常加 工，生产率低，精度也不好，特别是粗加工，如果送 进突然太快，会在小孔壁上打出深坑，以后就不易 修正，影响摆差。

塞规行程要根据塞规磨损情况及时调节，否则 尺寸不易控制。生产工人的经验是用已加工好的工 件调整时，使塞规伸岀孔 外约2 mm 为宜。伸岀太 长，加工中工件被推动而窜动太多，影响精度，伸岀 量不够，则观察困难，尺寸往往偏小。

电极要及时更换，正常情况下，允许电极磨损 1/2直径 上），有时因送 进和调整 不当，经常短 路，使 得电极磨损不均，在某个地方有凸起的亮点，就不 能继续加工。更换电极时要注意下面几点 ：

1） 电极要直，并与小孔轴线平行 。 2）

电极要位于小孔的中心线上，为此，可以用 螺杆

11见图3 ）来调其高低位置。

3 ）电极行程要调好，使塞规与电极之间有适 当间隙，

否则电极会与塞规端头相碰而短路 。

调整时，用加工好的工件当样品，装到心轴上， 并把工件支架移到工作位置

。转动断面凸轮使推杆

处于最低点位置。此时电极伸岀小孔，移动电极未 夹紧）使电极 和塞规的间 隙在2 mm 左右，再夹紧 电 极。

4 工艺安排

为了在保证精度和粗糙度要求的条件下，提高 生产率，本工序分为粗精2次加工，粗精加工分开， 均按尺寸控制的方案，孔径都用塞规控制，工艺要 求如表1所示，保证精加工有必须的余量，也保证 了产品的最后精度和粗糙度 ，质量稳定。

表1 电火花加工工艺尺寸设

计

从机床状态来说，对进行粗加工机床的技术要 求就可以比进行精加工的机床低一些，也给设备维 修带来方便。 现、停车造成的人为误差，所以塞规尺寸比要求的 孔径略小一些。

加工质量

1 ）孔径

如果调整得当，操作细心，一般地说孔径是容 易保证的，而且生产中退修的多数是孔小，塞规磨 损后有锥度，有修复的可能性 。

2） 粗糙度

因为孔壁薄，粗糙度值大，是容易保证的。

3） 摆差

在机床工作正常，操作工细心和零件粗加工后质 量好的情况下，摆差可以稳定在0.004 mm 以下，摆 差超差的主要原因

：

① 心轴选配太松，工件在加工中晃动 ；

② 电极不在中心 偏高或偏低，或电极不直；

③ 心轴精度不合要求

；

④ 送进不均匀，丝杆磨损，导轨磨损或摆动等 引起放电

间隙不稳定，反映在电压表指针大幅度摆 动，火花不均匀，蚀除速度低等；

⑤ 皮带松动；

⑥ 机械加工或电火花粗加工后摆差过大，修正 不了 ； ⑦ 操作者不细心。

在摆差超差多的情况下应当先从主观上找原 因 集中思想正确操作、正确调整机床），然后再检 查导轨和丝杆的间隙 ，针对问题进行解决 。

6 存在问题

从生产情况来看，这种工艺方法存在一定的缺 点和问题，有待进一步研究解决

。

1）用手送进虽然比风磨强度小，但要时刻看 电压表和

塞规，眼力消耗较大。

2，从质量上看，加工小孔在内边缘有一些放 电熔化层

形成的毛刺翻边，可能对零件的使用性能 有不利的影响。

参考文献：

1］ 刘晋春，赵家齐，赵万生.特种加工M 丄北京：机械工 业出版社，

2001.

2］ 王润孝.先进制造技术导论

M 】.北京：科学出版社，2004.

3］ 韩淑敏.特种加工的几种方法介绍J ］.煤矿机械，2009,30 6，:

116-119.

作者简介：宋晓玲（1968—），女，河南宜阳人，硕士，工程师，研 究方向：机械设计与制造 ，1991年本科毕业于郑州工学院

，2007年研

究生毕业于云南农业大 学，电子信箱：sxl64088396@163com

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Vol.31No.10

电火花加工针阀体喷孔的工艺研究

——宋晓玲，等

第31卷第10期

精加工的塞规尺寸是

准1.501 ±）.001 ,是通过试

验确定的，这里包含有的塞规伸出小孔到操作者发 —114 —

责任编辑：于秀文 收稿日期：2010-04-26

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