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电火花EDM/线切割 |
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溶蚀钻孔进一步提高激光加工精度 |
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newmaker |
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溶蚀早已不再是新的加工工艺。溶蚀工艺在加工燃料入口喷嘴时具有很大的优势。瑞士Posalux公司在μ级领域内继续发展了钻蚀技术，实现了对50μm孔径和0.8mm深度的钻孔加工。
在采用溶蚀加工时，电极和导电材料之间会发生放电现象。电极和工件浸入到不导电的脱离子水液体里，每个火花都对工件材料和电极进行溶解和蒸发，溶蚀下来的材料由电介体冲走。这种微钻蚀工艺属于埋入式溶蚀。
针对溶蚀工艺，采用旋转式电极条，以便制成旋转对称的孔和开口。钻孔过程分为两个步骤：校准和钻孔本身。在校准过程中，电极带正电荷，工件带负电荷，电极的顶端变成扁平状。接着，极化被改变，溶蚀过程即告开始。这两部分过程的旋转速度分别为500r/min和1000r/min。
Posalux公司开发的Microfor微溶蚀系列（见图1），为了控制推进量和电极的旋转，设备采用了一种双夹具装置，这对于保证精度和生产结果的可重复性具有关键作用。该装置由一个活动的张紧元件、一个电极倾斜装置和一个导向元件以及校准环构成，活动的张紧元件可以在Z轴上移动，它负责电极的前移。倾斜装置控制电极的跑出，它决定着钻孔直径的大小。
图1 在Posalux公司Microfor系列中有一种单轴的溶蚀机，可用于单件生产或小批量生产场合，
而4轴设备则适用于大批量生产
可制成圆柱形和锥形的钻孔
微型钻孔的一个优势是可以整洁地进行圆柱形或锥形钻孔。每毫米孔深的锥度变化为±30μm。为了生成正锥体孔，电极必须在孔的入口处对准；如果是负锥体，则应该在孔的出口处对准。对此可使用一台摄像机，与检测直径、几何外形和钻孔定位的情况一样。
另一个优点是适合于微溶蚀的材料范围很广，除了铸造材料、钢材和淬火钢之外， 也可对碳化物、钛、铂金和导体搪瓷进行加工。据厂家称，此工艺对任何导体材料都有效，而且精度不会发生偏差。
对钻孔直径产生影响的是电极的规格和火花裂口（目前可行的是大约5μm）。本工艺的适用直径范围为50μm~1.8mm，孔的深度范围为0.1~2mm。根据不同的孔径和孔深，溶蚀时间为15~40s。
Microfor技术可以减少热负荷面积，这可以减缓材料变形程度和溶蚀时典型的白色层的形成。当孔径为50~150μm时，在实验中可实现的白色层厚度为1~1.5μm。如果孔径为150~300μm，则需要注入更大的能量，这时白色层的厚度最大为3.5μm。通过减少投入的能量，可以减少上述数值，但是，设备的运行时间会明显延长。此类试验还表明，电极材料对白色层的构成没有影响，白色层只取决于投入的能量。
图2 紧凑型单轴造型是NMicrofor FP1型设备的特点，它为单件生产和小批量生产的使用场合而设计
能量消耗决定表面粗糙度
投入的能量对表面粗糙度也具有重要的影响。投入的能量较小时，获得的Ra值就小于1μm。
微溶蚀钻孔的两个应用领域是燃料喷射元件生产和涡轮铲的冷钻孔。该工艺的其他应用场合还有诸如钟表生产行业、航天业和制药业。
由于汽车领域的污染限度不断上升，因此对微钻蚀工艺的需求也越来越大。喷嘴采用锥形孔可以实现更佳的燃料发散效果，并且可减少气穴的生成。其结果是节省了能源消耗量。
可提供的有两种类型的Microfor设备。Microfor HP4型设备拥有4个轴，适用于大批量的生产。而Microfor FP1型设备则带有一根轴，适用于小批量的生产。
预计在将来尽管微钻蚀工艺会有长足的进步，但是这项工艺还存在着优化钻孔外形、缩短加工时间等方面的改进潜力。它的发展主要受脉冲发电机领域发展状况的影响。在这方面，主要的改进目标是放电时间和循环时间更短，表面粗糙度更低，无效生产时间更少。
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(7/26/2011) |
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