機械加工與電加工在異形件零件加工中的應用

楊緒軍 李小兵

【摘要】隨著科學技術的迅速發展，各種產品逐漸出現在了人們的生活中，傳統的機械加工方式已經無法滿足不斷提高的零件加工需求。在當前的零件加工過程中，不但要保證零件的加工質量，還要充分考慮加工時間和成本等問題，為了解決上述問題，很多零件生產加工企業將機械加工和電加工結合起來，有效的提高了零件加工的效率和質量，同時還節約了零件的加工成本。本文主要對機械加工和電加工在異性零件加工中的應用進行了具體分析，僅供參考。

【關鍵詞】異形零件加工；機械加工；電加工

隨著機械設計和制造行業的不斷發展，各種具有特殊用途的異形零件也逐漸增多，異形件零件通常形狀不規則，壁厚比較薄，剛性比較差，在傳統的機械加工過程中跟普通零件存在較大的差別，經常會由于切削力而發生變形，從而無法達到規定的質量要求。電加工主要是利用電腐蝕原理對零件進行切割加工，過程中不會產生太大的切削力，因此零件基本上不會出現變形現象。為了保證零件加工的質量，實現圖紙中的設計要求，可以將機械加工和電加工結合起來對零件進行加工，根據不同零件的尺寸、熱處理技術，選擇相應的工藝路線和變形控制方案，尤其是軍品生產過程中的異形件零件加工，更需要采用機械加工和電加工結合的方式。

1、傳統的機械加工

異形零件是由于各種機械設備中的結構特點和用途而設計及制造出來的，不同的異形零件往往在結構上、材質上和技術要求上等方面都有差異，所以其機械加工的工藝性變得復雜，給加工帶來了各種技術上棘手的問題。傳統的機械加工主要依靠車、鉗、铇、銑、磨、鏜等，以鉗工為核心，由于不同加工人員個人能力的局限性，以及過多人為因素的影響，使得生產水平、效率以及可靠性受到限制，直接影響了產品的精度和質量。同時，管理上也存在一定難度，人力要求多成為了一項重要難題[1]。

隨著機床設備和加工刀具的快速發展，切削加工在整個制造業中扮演越來越重要的角色，但同時也出現了一些問題：比如對硬質材料的加工必須要經過熱處理工藝，但是熱處理工藝又伴隨著相應的零件變形和內應力的產生，后續必須要進行處理，較為麻煩。另外，對于復雜零件，異形零件，超薄零件等負面的加工也有很大的局限性，因此加工也比較麻煩[2]。薄壁異形零件銑削加工中的變形因素主要包括以下幾個方面：（1）工件壁厚較薄，剛性較差。在夾緊力或壓緊力作用下變形。（2）工件熱變形。銑刀在切削時底齒和側刃都會接觸工件，摩擦升溫引起零件熱變形。（3）振動變形。在銑刀切削力作用下，特別是徑向切削力作用下容易產生振動變形。（4）去除材料后零件變形。零件在毛坯狀態下，去除部分余量后零件結構發生變化導致零件變形[3]。

2、電加工原理

電加工是利用電極與工件之間的放電腐蝕效應的一種加工方式，一般采用高頻脈沖回路進行放電。與傳統加工相比，其顯著特點有：加工精度高，能克服傳統加工對高硬度材料加工的缺點，“以柔克剛”，此外還能顯著提高加工效率，得到較好的表面質量。

電加工主要適用于加工傳統機械切削加工難以加工或無法加工的材料，如淬火鋼、硬質合金、耐熱合金等。因為材料的去除是靠放電熱蝕作用實現的，可加工特殊及復雜的零件。由于在加工過程中不受切削力，工件與工具間宏觀作用力很小，所以便于加工各種型孔、立體曲面、小孔、深孔、窄縫零件，而不受工件和工具剛度的限制。電加工可改變機械零件的加工工藝路線，由于加工時不受材料硬度、脆性等的影響，所以在淬火后進行加工，從而避免淬火過程中產生的熱處理變形。加工過程中脈沖電源的參數隨時可以調節，所以加工過程中，只需調整電參數即可切換粗、半精、精、超精加工；線切割加工可用于貴重金屬下料、窄縫切割、細微異形孔切割、上下異形切割等[4]。

3、零件加工實例分析

實例講述一下該零件的加工方法，通過分析零件結構，此零件用普通機械加工無法達到側面形狀和尺寸要求，另外該零件同時屬于異性件零件，并且薄厚只有4.5mm。普通的機械加工很難加工出來，并且成本極高。綜合分析該零件的結構特點和加工工藝，此零件需用到普通機械加工、數控加工和電加工三者有機結合。

（1）機械加工，在數控銑削過程中完全可以把單個零件銑削加工出來，但是成本比較高，用材也非常浪費，此時應考慮把機械加工和電加工相互結合起來加工制造此零件。因此可以考慮首先進行機械加工，首先下料外圓大于151（留出加工余量單邊3mm），再次以車為主，在普通車床上進行加工，對零件外形151和長度尺寸（留出數控銑削加工的夾位）進行控制；

（2）數控銑削加工，在已經加工的圓柱周圍銑削出導程2690的右旋螺旋，以及外形尺寸，并且對零件上的孔的位置進行鉆點，一共可以加工出26件產品。

（3）電加工，把半成品零件從圓柱上切割下來，利用線切割原理，夾持工件校正垂直度和平行度后，編制切割142的圓程序進行切割，得到多個半成品零件。從外圓位置上進行切割，控制走絲速度和切屑量，防止外圓發生變形；

（4）最后進行鉗工鉆孔即可。由上分析可見，機械加工與電加工在產品生產過程中得到廣泛應用，優勢不言而喻。原材料得到了有效利用，零件的精度得到了控制，生產的速度和質量得到了保障。雖然電加工在制作中起到了重要作用，但機械切削加工并不能被它所替代，工藝人員應根據不同的情況，合理安排應用這些方法，設計出切合實際的工藝規程。

結語：

隨著我國工業的快速發展，傳統的機械加工已經不能滿足工業生產制造的需求，零件的加工精度和設計要求越來越高，只依靠機械加工無法實現零件的高精度，尤其是對于異形零件這種復雜零件，加工過程比較復雜，需要先進的設備和加工方法才能實現圖紙的設計要求，但由于高端機械設備比較昂貴，生產成本比較高，因此我們可以通過將機械加工和電加工方法結合起來，來不斷提高零件的加工質量，節約生產成本，進而提高企業的生產效益。

【參考文獻】

[1]梁保然.復雜結構薄壁異形零件數控加工技術分析[J].河南科技，2016，（24）：78-80.

[2]楊嵩，史昊天，龔志剛.不規則異形零件的加工工藝研究[J].現代制造工程，2014，（05）：85-88.

[3]王立超，張磊，張海軍，王欣，陳劍.異形零件加工工藝及變形控制方案[J].金屬加工（冷加工），2014，（10）：35-36.

[4]劉東曉，張成立，崔震宇，董曉，姚國兵，宋江琛，古華.復雜結構薄壁異形零件數控加工技術初探[J].電光與控制，2011，（09）：91-93+97.

（作者單位：貴州航天烏江機電設備有限責任公司）