1 “ 電熔爆”專利技術簡介
“ 電熔爆” 專利技術是由葉良才先生發明的一種新的切削加工技術。它集機械加工、電加工為一體, 采用帶電的“ 刀盤” , 在被加工零件表面產生劇烈放電, 使零件表面快速熔化、爆離, 從而. ‘汽削”硬質合金表面。該方法由于在加工過程中無刀具, 無接觸, 只是瞬時產生高溫, 所以不僅減輕了對機床的磨損, 而且零件內部也不受熱的影響, 組織不發生變化。該技術曾獲1 9 9 2 年北京國際發明展覽會金獎和北京市市長特別獎。
2 曲軸粗加工現狀及存在問題
目前國內曲軸粗加工設備主要有S1 —206 、S1 —035 、S1 —130 B 、S1—217 等專用機床。這類設備加工效率低、切削力大, 致使機床導軌磨損嚴重. 加工精度誤差較大。同時由于受國內鍛造水平的制約. 各鍛造廠生產的曲軸毛坯“ 肥頭大耳” (加工余量過大) , 加之機床切削力大. 極易產生彎曲變形, 尺寸精度較差, 使最終產品的質量受到極大影響。
為了消除曲軸粗加工過程中的彎曲變形的弊端, 提高加工精度, 通過調研, 決定與專利技術發明人合作. 進行電熔爆專利技術在普通材料加工一即曲軸粗加工中的應用研究。
3 應用方案設計
該項研究選擇6102B Q 、4102 B Q 等大幅扳, 45 # 、40C r 、42CrMo 鍛鋼曲軸為加工對象, 進行主輕頸及側面、連桿頸及側面的加工。
4 技術難點
4. 1 刀盤的冷卻處理問題
將“ 力盤” 制成⊙10 00 ×30 的一個圓盤, 在加工過程中發現, 由于“ 刀盤” 兩側、外圓與曲軸之間的間隙太小, 冷卻水無法進入, 曲軸兩側面易被燒傷, 而且刀盤損耗也大( 尖角部位尤為突出) 。經多次反復試驗, 最后在“ 刀盤” 外側開槽, 加大冷卻水的流量, 使其達到15 —20T / H , 并從刀盤外園、兩端面進行沖刷。這樣不僅有效地控制了曲軸側面產生的燒傷現象, 而且能及時使“ 刀盤” 冷卻, 其損耗可控制在5%左右。
4. 2 聯結部位的技術處理
由于電熔爆是采用低電壓(28 V ) 、大電流( 30 0 0A ) 進行加工的, 在試驗中發現, 當機床滿負荷時, 由于接觸面不好, 導致接觸電阻增大, 在3000A 的大電流作用下產生大量熱能。同時由于沒有強制降溫措施, 致使爆離效果不好, 頭架主軸、砂輪主軸、皮帶輪、碳刷架及導電銅環等部位溫度高達70 ℃ , 易導致零件表面組織發生變化。為了有效地控制加工溫度, 電源各聯結部在允許的情況下, 均采用銅聯結。輸出導線采用銅芯橡套軟電纜, 保證截面的電流密度≥ 2—3A / m m2并增大兩個碳刷架之間的距離, 以便自然散熱降溫。導電銅板由原來的§ =6 m m 改為§ =8m m 。對“ 刀盤”馬法蘭盤的接合面采取刮研取點的方法降低接觸電阻, 刮研后用紅丹粉涂色檢查。其它鋼導電部位的接合面也采取同樣的方法處理。
對砂輪架導電環采用風冷強制降溫。經上述處理后, 溫度能控制在40 ℃ 以下, 接觸面電阻約為0 . 0 1歐。
5 電熔爆電源流徑
以41o ZBQ 曲軸加工為例, 電熔爆的電源流徑為:電熔爆電源正極工軟銅導線→碳刷→導電銅環→頭架主軸( 鋼)→頭架主軸法蘭盤→工裝( 裝夾曲軸之用, 鋼)→工件( 曲軸, 材質為45 # 、42 Cr Mn 、40Cr等)→“ 刀盤” ( 有間隙, 當間隙鎮0 . 2m m 時起爆, 鋼→法蘭盤(45 鋼)→砂輪架主軸( 4 5” 鋼氧化)→導電銅環一碳刷一軟銅導線一電源負極。
6 結論
“ 電熔爆”專利技米在曲軸粗加工中的應用研究, 找到了解決曲軸粗加工過程中因應力集中而造成的彎曲變形問題的途徑, 同時使產品的尺寸精度得到了保證, 為精加工提供了便利,從而使產品質量從根本上得到了保證。
由于“ 電熔爆” 采用瞬時強電加工原理, 無刀具損耗, 特別是無機床導軌磨損, 從而使機床精度和使用壽命大為提高。該項研究積累了“ 電熔爆” 專利技術應用于普通金屬加工的成功經驗, 為這一技術的進一步推廣應用奠定了基礎。
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